soan bai tksb 28.9
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG KT5
VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ
- Đây là tuyến đường giao thông huyết mạch nối liền 2 đầu đất nước, vì vậy việc xây dựng cầu có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế, vận chuyển hàng hóa từ Bắc vào Nam và ngược lại , đồng thời nâng cao đời sống mọi mặt cho nhân dân. Hiện nay tuyến đường khu vực xây dựng cầu đang bị xuống cấp nghiêm trọng, giao thông đi lại rất khó khăn, hiện trạng cầu ở dạng cầu BTCT thường nhưng đã cũ không còn đủ khả năng đáp ứng nhu cầu phục vụ đời sống kinh tế quốc dân và nhu cầu đi lại của người dân địa phương trong tương lai gần nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết và cấp bách. Khi dự án này hoàn thành sẽ đem lại những hiệu quả về kinh tế xã hội to lớn, như làm giảm chi phí vận doanh cho tất cả các loại giao thông trên tuyến. Việc vận chuyển hàng hoá cũng như sinh hoạt đi lại của nhân dân nhanh chóng thuận lợi hơn.
- Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội và an ninh quốc phòng cũng như về giao thông vận tải ở hiện tại và trong tương lai, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của việc lưu thông và vận chuyển hàng hoá cũng như sự tăng trưởng về lưu lượng và tải trọng xe. Vì vậy, việc đầu tư xây dựng cầu DT để đảm bảo thông tuyến là cần thiết và cấp bách.
I. 2. CÁC SỐ LIỆU CƠ BẢN
2.1. Tên đồ án
- Thiết kế cầu bắt ngang qua sông KT5.
2.2. Vị trí công trình
- Cầu nằm trên tuyến đường huyết mạch của đất nước - Quốc lộ 1A
2.3. Số liệu ban đầu
-Bình đồ quy hoạch
-Mặt cắt ngang sông
-Mặt cắt địa chất và các chỉ tiêu cơ lý của đất đá:gồm 3 lớp
+Lớp 1: Cát trạng thái xốp dày 2,5m.
+Lớp 2: Cát pha trạng thái chặt vừa đày 5m.
+Lớp 3: Cát lẫn dăm sạn trạng thái chặt.
- Các số liệu thuỷ văn :
+ Mực mước cao nhất : 15.5m
+ Mực nước thông thuyền : 13.5m
+ Mục nước thấp nhất : 10m
+ Mục nước thi công : 12.5m.
2.4. Quy mô và tiêu chuẩn thiết kế
- Quy mô xây dựng : Vĩnh Cửu
- Tần suất thiết kế : P = 1%
-Khẩu độ cầu : Lo =290m.
- Khổ cầu : K = 10.5 + 2x1 (m).
- Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272-05.
- Tải trọng thiết kế : 0.65HL-93, đoàn người 0.03Mpa.
3. CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU:
3.1. Vị trí địa lý, địa hình
- Cầu KT5 nằm trên tuyến đường Quốc lộ 1A nối 2 đầu đất nước là miền bắc đến miền nam .
- Địa hình: Cầu nằm trong vùng đồng bằng, địa hình ở đây tương đối bằng phẳng, độ dốc và chiều rộng lòng sông nhỏ nên nước thoát chậm, về mùa mưa thường gây lụt lội cả một vùng rộng lớn.
3.2. Tình hình địa chất thủy văn
a. Địa chất:
Qua thăm dò địa chất khu vực dự kiến xây dựng cầu cho thấy cấu tạo các lớp đất đá được mô tả cụ thể như sau :
+Lớp 1: Cát trạng thái xốp dày 2,5m.
+Lớp 2: Cát pha trạng thái chặt vừa đày 5m.
+Lớp 3: Cát lẫn dăm sạn trạng thái chặt.
b. Thủy văn:
- Cầu nằm trong miền khí hậu Nam Trung Bộ có 2 mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 1năm sau, mùa khô từ tháng 2 đến tháng 8 hàng năm. Do điều kiện địa hình khu vực, dòng sông tại khu vực dự kiến xây dựng cầu tương đối thuận lợi, dòng chảy khi tập trung nhưng phần đông bãi chiếm diện tích khá lớn do địa hình 2 bên bờ thấp và thoải.
- Quá trình khảo sát thuỷ văn đã xác định mực nước lũ trong các năm :
+ Mực mước cao nhất : 15.5m
+ Mực nước thông thuyền : 13.5m
+ Mục nước thấp nhất : 10m
+ Mục nước thi công : 12.5m.
* Nhận xét: Với đặc điểm khí tượng thủy văn khu vực nêu trên, việc thi công cầu tương đối thuận lợi, có thể thực hiện được quanh năm. Tuy nhiên do mùa khô kéo dài gần 8 tháng nên có thể thi công tốt nhất vào tháng 2 đến tháng 8.
3.3. Vật liệu xây dựng
- Đá các loại lấy tại mỏ đá A cách công trình 20Km.
- Cát sạn lấy tại đại lý B cách công trình 25Km.
- Đất đắp lấy tại khu vực C, cự ly vận chuyển 15Km.
- Sắt thép các loại, xi măng, nhựa đường, bê tông nhựa lấy tại thành phố D cách công trình 40Km.
4. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:
4.1. Tình hình dân cư - dân số
- Khu vực tuyến đi qua dân cư tập trung đông đúc nhưng phân bố không đều, chủ yếu tập trung sát tuyến đường, cư dân chủ yếu là người Kinh.
4.2. Hiện trạng kinh tế và xã hội khu vực
- Nông nghiệp hiện là ngành kinh tế chủ đạo chiếm tỷ trọng lớn nhất trong cơ cấu kinh tế và thu hút tới 70% lực lượng lao động, trong nông nghiệp thì ngành trồng trọt chiếm vị trí chủ đạo và chủ yếu là trồng lúa, khoai, sắn.
- Hệ thống giáo dục văn hoá xã hội: tại huyện có các trường phổ thông trung học, trung tâm y tế, ở cấp xã đều có trường tiểu học và các trường mẫu giáo, trạm y tế, dân cư trong khu vực được dùng điện 100%.
- Mặc dù trong những năm gần đây đã có nhiều chuyển biến tích cực về mọi mặt đời sống kinh tế, văn hoá, xã hội nhưng nhìn chung mức sống của người dân vẫn đang còn ở mức thấp.
5. ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN
Qua phân tích về các điều kiện địa hình, địa chất, khí hậu, thủy văn cũng như điều kiện về xã hội của khu vực như trên ta có thể đề ra một số phương án vượt sông như sau:
5.1. Phương án 1: Cầu dầm giản đơn BTCT ƯST nhịp 10x30 m.
Kết cấu hạ bộ: dùng mố chữ U tường mỏng, trụ đặc thân hẹp, cọc đóng.
5.2. Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT nhịp 8x37 m.
Kết cấu hạ bộ: dùng mố chữ U tường mỏng, trụ đặc thân hẹp, cọc đóng.
5.3. Phương án 3: Cầu giàn thép nhịp 5x60 m.
Kết cấu hạ bộ: dùng mố chữ U tường mỏng, trụ đặc thân hẹp, cọc đóng.
6. CÁC PHƯƠNG ÁN THI CÔNG SƠ BỘ
6.1. Phương án 1:
Có thể thi công theo phương pháp lao lắp dầm bằng cần trục cổng (giá long môn) hoặc lao lắp dầm bằng tổ hợp mút thừa.
6.2. Phương án 2:
Có thể thi công theo phương pháp lao lắp dầm bằng cần trục cổng (giá long môn) hoặc lao lắp dầm bằng tổ hợp mút thừa.
6.3. Phương án 3:
Có thể thi công theo phương pháp cẩu lắp
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I
CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC
+ Kiểm toán lại khẩu độ cầu
= 290m: Khẩu độ yêu cầu
: Chiều dài tỉnh không của công trình
Yêu cầu :
Trong đó :
Sloi :Tổng chiuề dài tỉnh không ở mực nước cao nhất .
Sli : Tổng chiều dài tính toán theo tim trụ .
Sbi : Tổng chiều dài tỉnh không ở mực nước cao nhất do trụ chiếm chổ.
btr,bph : Bề rộng của trụ ở mực nước cao nhất .
LLK0 = 298.75-9*1.5 = 285.25 (m).
® Đạt yêu cầu
1.TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.
1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.
Kết cấu nhịp : Gồm 10 nhịp có sơ đồ như sau :
Sử dụng kết cấu dầm chữ I : 10x30 = 300 (m).
1.2. Bố trí chung phương án I:
Hình 1-1 Mặt cắt theo phương dọc cầu:
2. TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN:
2.1 Tính toán nội lực dầm chủ:
2.1.1. Tĩnh tải:
2.1 .1.1 Tĩnh tải g/đ 1:
Hình 1-2 Mặt cắt theo phương ngang cầu:
ĐOẠN MỞ RỘNG ĐẦU DẦM
Hình 1-3 Đoạn mở rộng đầu dầm
- Tính gần đúng tại tiết diện giữa nhịp:
Tiết diện giữa nhịp:
Fd= 0.6*1.5-2(1/2*0.2*0.2+0.7*0.2+1/2*0.15*0.2)=0.565m2
Tiết diện đầu dầm:
Fg=0.6*1.5=0.9 m2
Thể tích 1 dầm chủ:
Vd=0,565 *(30-4)+0.9 *2+1/2*(0,565+0.9 )*2=17.955 m3
Tĩnh tải tiêu chuẩn trên 1 m dài dầm:
g1tc==14.96 (KN/m)
2.1.1.2. Tĩnh tải giai đoạn 2:
g2tt=gdn+gmđ (T/m2).
-Dầm ngang: có 4 dầm ngang, khoảng cách giữa các dầm ngang: a=10 m.
Dầm ngang giữa nhịp Dầm ngang đầu nhịp
Hình 1-4 Cấu tạo dầm ngang
Vg=Fg*0,2=(1.2*1.4+2(0.2*0.2/2+0.2*0.7))*0.2=0.372 m3.
Vd=Fd*0.2=(1.2*1.4)*0.2=0.336 m3.
gdn=2*(6*0.372 +6*0.336 )*2.5/30=0.708 (T/m) =7.08 (KN/m)
-Bản mặt cầu:
gbmc=0.2*14*2.5=7 (T/m)=70(KN/m)
- Các lớp mặt đường,:
- Lớp phủ mặt cầu
gpmc= (T/m)
=24.15 (KN/m)
*Lề đi bộ, lan can
- Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, lề bộ hànhnhư hình
Hình 1-4: Cấu tạo lan can tay vịn, đá vỉa, lề bộ hành.
- Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính F120, bề dày 2mm. Trọng lượng trên một mét dài của ống INOX này là 10 (N/m).
- Mỗi đoạn ống INOX dài lTV = 2m, số lượng ống INOX trên 1 nhịp 30m:
nTV = 4x15 = 60 Þ LTV =60 x 2 = 120 (m).
- Trọng lượng tay vịn bằng ống INOX trên một mét dài:
ÞDCTV = LTV x10x10-3/30 = 0.04 (kN/m).
- Lan can làm bằng đai thép dày 2mm, rộng 50mm. Diện tích đai thép:
ALC = 0.00513(m2) (đo trong AUTOCAD); Trọng lượng riêng của thép lấy bằng 78.5 (kN/m3).
- Số lượng lan can bằng đai thép trên trên 1 nhịp 30m: NLC = 2x15= 30
- Trọng lượng lan can trên một mét dài:
DCLC = 0.00513x0.05x78.5x15/15 = 0.02 (kN/m).
-Trọng lượng gờ chắn bánh xe và bệ lan can trên 1 m dài cầu
DCgc+blc =2*(0.25*0.25-0.25*0.1/2)*2.5/30=0.083(T/m).=0.83 (kN/m).
* Trọng lượng lan can tay vịn, gờ chắn:
DClctv + DCgc+blc =0.06+ 0.83=0.89 (KN/m)
*Vậy
DC = 14.96*7 + 70 +7.08 + 0.89 = 182.69 (KN/m)
DWmc = 24.15 (KN/m)
2.2 . Xác định khối lượng mố cầu.
Mố là loại mố nặng chữ U tường mỏng BTCT M30, 2 mố có kích thước giống nhau như hình vẽ:
2.2.1.Khối lượng mố 1.
Hình 1-5: Kích thước cấu tạo mố số 1
Bảng 1-1(Khối lượng mố 1)
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*7)*25
25.2
2
Tường cánh
Kn
2*(5*5.8-2.73*2.61-1/2*2.61*2.04)*0.5*25
480.31
3
Tường ngực
Kn
(14*1.8*0.5)*25
315
4
.Thân mố
Kn
(1.5*4*14)*25
2100
5
Bệ mố
Kn
(5*15-10.8*1.5)*2*25
3225
6
Bản quá độ
Kn
(0.25*3*10.5)*25
196.8
7
Đá kê bản quá độ
Kn
(0.4*0.8-0.4*0.4/2)*25
6
Tổng
Kn
6348.38
2.2.2. Khối lượng mố 2.
-Mố 2 có kích thước cấu tạo giống mố 1 Þ DCM2 = 6348.38 (kN)
2.3 . Xác định khối lượng trụ cầu.
Hình 1-6 Kích thước cấu tạo trụ số 1
2.3.1. khối lượng trụ số 1:
Bảng 1-2:khối lượng trụ số 1:
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.8*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*6.6)*25
2690.24
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
5538.64
2.3.2.khối lượng trụ số 2,8,:
Bảng 1-3:khối lượng trụ số 2,8,:
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.5*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*7.2)*25
2930.24
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
5778.64
2.3.3 .Xác định khối lượng trụ số 3,7,:
Bảng 1-4:khối lượng trụ số 1:
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.8*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*7.8)*25
3170.24
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
6018.64
2.3.4. khối lượng trụ số 4,6,:
Bảng 1-5: khối lượng trụ số 4,6,:
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.8*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*8.4)*25
3410.24
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
6258.64
2.3.5. khối lượng trụ số 5,:
Bảng 1-6: . khối lượng trụ số 5,:
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.8*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*9)*25
3650.24
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
6498.64
2.4. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ mố :
2.4.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mố :
+ Tĩnh tải :
- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống
P1 = (γ1.DCdckt+γ2.DWmc).Ω
-Trong đó:
γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25
γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5
Ω : diện tích dah của mố
DCdckt, DWmc : đã giải thích ở phần tính khối lượng
P1 = (1,25 * 182.69 +1,5 * 24.15).
P1 = (1,25 *182.69 +1,5*24.15)*14,7 = 3968.8(KN)
- Tĩnh tải do mố truyền xuống :
Pmố = 1,25*6348.38 = 7935.48(KN)
+ Hoạt tải :
- Hoạt tải do PL + Xe tải TK + Tải trọng làn
P1 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.0,65(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
-Trong đó:
γ : hệ số tải trọng = 1,75
Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1m
PL : tải trọng người đi = 3 KN/m2
m: hệ số làn xe . 3 làn xe thì m =0.85
n : số làn xe = 3
IM : lực xung kích = 25%
Ω : diện tích đah củamố
15
P3=1,75.2.1.3.15+1,75.0,85.3.0,65(145.1+145.0,857+35.0,715)(1+0.25)+1,75.0,85.3.9,3.15
= 1847 (KN)
- Hoạt tải do PL + Tadem + Tải trọng làn
P2 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
15
P2 = 1,75.2.1.3.14,7 + 1,75.0,85.3.0,65(110.1+110.0,96)(1+0.25) + 1,75.0,85.3.9,3.14,7
= 1561.7 (KN)
Tổng các tải trọng tác dụng lên mố :
P = P1 + Pmố + P3.= 3968.8 + 7935.48 +1847 = 13751.28 (KN)
2.5 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ trụ :
-Xác định tải trọng tác dụng lên trụ T1, T2:
+ Tĩnh tải :
- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống
P1 = (γ1.DCdckt+γ2.DWmc).Ω
-Trong đó:
γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25
γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5
Ω : diện tích dah của trụ
DCdckt, DWmc : đã giải thích ở phần tính khối lượng
P1=(1,25*182.6+1,5*24.15).
P1 = (1,25 * 182.69 +1,5 * 24.15).29,4= 6205.2 (KN)
+ Tĩnh tải do trụ truyền xuống :
Ptrụ1 = 1,25.5538.64= 6923.3 (KN)
+ Hoạt tải :
- Hoạt tải do PL + Xe tải TK+ Tải trọng làn
P3 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.0,65(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
-Trong đó:
γ : hệ số tải trọng = 1,75
Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1m
PL : tải trọng người đi = 3 KN/m2
m: hệ số làn xe . 3 làn xe thì m =0.85
n : số làn xe = 3
IM : lực xung kích = 25%
Ω : diện tích dah của trụ
P3=1,75.2.1.3.29,4+1,75.0,85.3.0,65(145.1+145.0,857+35.0.857)(1+0.25) +1,75.0,85.3.9,3.29,4
= 2645.1 (KN)
- Hoạt tải do PL + Tadem + Tải trọng làn
P2 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
P2 = 1,75.2.1.3.29,4+ 1,75.1,0.85.3.0,65(110.1+110.0,96)(1+0.25) + 1,75.0,85.3.9,3.29,4
= 2341.8 (KN)
Hoạt tải do PL + 90% 2 xe tải TK cách nhau 15m + Tải trọng làn
P90%=0,9.[1,75.2.1.3.29,4+1,75.0,85.3.0,65(145.1+145.0,857+35.0,714+145.0,216+145.0,359
+35.0,502)(1+0.25)+1,75.0,85.3.9,3.29,4]
= 2693.7 (KN)
Tổng các tải trọng tác dụng lên trụ :
P = P1 + Ptrụ + P90% .= 6205.2 + 6923.3 +2693.7 = 15822.2 (KN)
3.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG HOẶC TRỤ
3.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Cọc bê tông cốt thép có thiết diện là (40x40) ,chon cọc dài 12m .Bê tông sử dụng dụng làm cọc mác 250 có cường độ là Rbt=1100T/m2 , cốt thép AII 8 Φ22 có cường độ là
Rs = 28000T / m2 , Fa = 3,039x10-3(m2) ,Fbt = 0.16(m2)
PVL = ψ(Rbt x Fbt + Rsx Fa)=(1100x0.16 + 28000x 3,039x10-3)=261,09 (T)
Ψ :Hệ số uốn dọc chọn ψ = 1
3.1. Xác định sức chịu tải theo đất nền
Pđn=m(mr x Fix R + mf x U x).
Với Fi là diện tích tiết diện ngang của cọc F= 0.16(m2)
R :cường độ tiêu chuẩn trung bình R =440(T/m2) ứng với đất cát ở mũi cọc có độ sâu 12m
U là chu vi của cọc : U = 1.6 (m)
Mr,mf =1 : hệ số phụ thuộc vào phương pháp hạ cọc
Fi :lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất mà cọc đã đi qua .
Ta chia làm 8 lớp ,mỗi lớp có độ dày 0.5-2 m
Bảng 1.7(sức chịu tải theo đất nền )
Lớp đất
l
z
f
l.f
Cát
1
1
3.5
3.5
1.5
2.5
4.5
6.75
Cát pha
1
3.5
3
3
2
5.5
4
8
2
7.5
4
8
Cát lẫn dăm sạn
2
9.5
6.25
12.5
2
11.5
6.6
13.2
0.5
12
6.7
3.35
= 58.3(T/m2)
Pđn = (0.16x 440 + 1.6x58.3)= 163.68 (T)
P thiết kế ta lấy giá trị min (Pđn, Pvl)
chon P =163.68(T) Ptk=163.68/1.4 = 116.9(T)=1169(KN)
-Các trụ và mố B cũng được tính tương tự.Số liệu được ghi ở bảng dưới
Số cọc : n = Ap / Ptk
Bảng 1.8 (xác định số lượng cọc trong cầu)
Cấu kiện
AP (KN)
Ptt (KN)
n (cọc)
Chọn (cọc)
Mố A (B)
13751.284
1169
11.7632886
16
Trụ 1-9
15822.2
1169
13.53481608
16
Trụ 2 -8
16122.2
1169
13.79144568
16
Trụ 3-7
16422.2
1169
14.04807528
16
Trụ 4 -6
16722.2
1169
14.30470488
16
Trụ 5
17022.2
1169
14.56133447
16
4.BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ MÓNG VÀ TRỤ
4.1.Mố A,B
Hình 1-7 : Bố trí cọc cho mố
4.2.Trụ 1,9 và các trụ còn lại
Hình 1-8 : Bố trí cọc cho trụ
5. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ
Tính hệ số phân bố ngang của tải trọng cho mômen
* Đối với các dầm chủ phía ngoài (dầm biên):(dùng phương pháp đòn bẩy)
*Khi có một làn xe chất tải:
Khi xếp một làn xe thì hệ số làn xe m =1.2
Hình vẽ 1-9: Đah áp lực và phân bố áp lực lên dầm biên
+Với xe tải thiết kế:
+Với tải trọng người đi:
*Khi hai hay nhiều làn thiết kế chịu tải:
gMXTTK=exgMXTTK
Với: e: là hệ số điều chỉnh
e = ≥ 1.0
trong đó de: khoảng cách từ tim dầm đến mép đá vỉa, de= - 0,5m
→ e = 0,77 – 500/2800 = 0,59 < 1.0 nên dùng e = 1.0
→ gMME = 1.0 x 0.16 = 0,16
Phạm vi áp dụng công thức trên bao gồm tất cả các điều kiện sau:
+ -300 de 1700, de = 500 thoả điều kiện.
+ Nb 4, Nb= 7 thoả điều kiện.
Suy ra hệ số phân bố tải trọng của >=2 làn thiết kế là gM2 = 0.16
Vậy:
gMXTTK = 0,16
gMPL = 1
- Đường ảnh hưởng tại giữa nhịp
Hình vẽ: Đah M5 và các trường hợp xếp tải
- Đường ảnh hưởng tại 3/8 nhịp:
35
145
Hình vẽ : Đah M4 và các trường hợp xếp tải
- Đường ảnh hưởng tại 1/4 nhịp:
Hình vẽ : Đah M3 và các trường hợp xếp tải
- Đường ảnh hưởng tại 1/8 nhịp:
Hình vẽ : Đah M2 và các trường hợp xếp tải
Bảng 1-9(Nội lực dầm chủ)
Vị trí
Tung độ đường ảnh hưởng
Diện tích đah
Dầm biên
y1
y3
y4
ω
Tĩnh tải
Hoạt tải
nội lực
1/8 L nhịp
3.22
2.68
2.14
47.27
2380.97808
662.83938
3043.81746
1/4 nhịp
5.51
4.44
3.36
81.03
4081.46084
1116.20016
5197.66101
3/8 nhịp
6.89
5.28
3.67
101.29
5101.95198
1361.9938
6463.94578
Giữa nhịp
7.35
5.2
5.2
108.05
5442.45149
1442.62742
6885.07891
6. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP
6.1. Tính toán diện tích cốt thép
Tao thép dự ứng lực dùng loại tao thép độ chùng thấp Dps = 12.7 (mm)
Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu = 1860 (Mpa)
Giới hạn chảy: fpy = 0,9.fpu = 1674 (Mpa)
Ứng suất trong thép DƯL khi kích: fpj = 0,75.fpu = 1395 (Mpa)
Diện tích một tao cáp 7 sợi 12.7 mm: Aps =126.67 (mm2)
Modul đàn hồi của cáp: Eps = 197000 (Mpa)
Bê tông dầm cấp: f’c = 40 (Mpa)
Mô men tính toán: Mu =6885.07(kN.m) (giá trị max theo trạng thái giới hạn cường độ 1)
Hệ số sức kháng đối với cấu kiện chịu kéo uốn và nén: Φ = 1
Diện tích thép DƯL theo công thức kinh nghiệm:
Aps = Mu/(Φ.0,85.fpu.0,9h)
=3.584310-3 m2
= 4663.1 (mm2)
Diện tích 1 tao thép12.7 mm là Aps 1 tao= 126.67 mm2
=>Số tao thép là N = Aps/A ps 1 tao =4663.1 /126.67= 28.9tao
chọn N = 35 tao
=> chọn số bó thép là n = 5 bó , mỗi bó 7 tao
6.2. Bố trí cốt thép DƯL
Hình vẽ 1-10: . Bố trí cốt thép DƯL
7. KIỂM TOÁN THEO TRANG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I :
Trạng thái giới hạn cường độ phải được xem xét đến để đảm bảo cường độ và sự ổn định cả về cục bộ và toàn thể được dự phòng để chịu được các tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê được định ra để cầu chịu được trong tuổi thọ thiết kế của nó
Trạng thái giới hạn cường độ dùng để kiểm toán các mặt cường độ và ổn định.
-Kiểm toán cường độ uốn:
Công thức kiểm toán đối với trạng thái giới hạn cường độ 1:
Mu £f.Mn
Mômen tính toán Mu trạng thái giới hạn cường độ 1:
Mu £
Kết quả Mu của dầm giữa được tổng kết trong mục IV.3.3
Sức kháng uốn tính toán
Mr = f.Mn
Trong đó:
f: hệ số kháng uốn được quy định ở 22TCN272-05 mục 5.5.4.2, dùng cho uốn và kéo bê tông cốt thép ứng suất trước. f = 1,0.
Mn : Sức kháng uốn danh định(tính toán sức kháng uốn danh định 22TCN272-05 mục 5.7.3.2)
Phân bố ứng suất theo hình chử nhật (22TCN272-05 mục 5.7.2.2)
Quan hệ tự nhiên giữa ứng suất bê tông chịu nén và có thể coi như một hình chử nhật tương đương bằng 0,85.fc’ phân bố trên một giới hạn bởi mặt ngoài chịu nén của mặt cắt và đường thẳng song song với trục trung hoà cách thớ chịu nén ngoài cùng một khoảng cách a = β1.c. Khoảng cách c phải tính vuông góc với trục trung hoà. Hệ số β1 lấy bằng 0,85 đối với bê tông có cường độ không lớn hơn 28 MPa với bê tông có cường độ lớn hơn 28 MPa, hệ số β1 giảm theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7 MPa vượt quá 28 MPa, nhưng không nhỏ hơn trị số 0,65.
Với bê tông có cường độ chịu nén khi uốn = 40 ( MPa ) > 28(MPa) thì hệ số:
b1 =
Sức kháng uốn danh định
Mn=
Coi mặt cắt chỉ có cốt thép ứng suất trước chịu lực khi đó:
Mn =
Trong đó :
+ Aps : Diện tích cốt thép dự ứng lực trong vùng chịu kéo, Aps = 4900 ( mm2 ).
+ fpu : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của thép dự ứng lực, fpu = 1860 MPa.
+ As : Diện tích cốt thép thường chịu kéo, có thể chọn As = 0.
+ A's: Diện tích cốt thép thường chịu nén, có thể chọn A's = 0
+ b1 = 0,76
+ b : Bề rộng cánh chịu nén, b = 200 mm.
+ dp : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng tới trọng tâm cốt thép dự ứng lực,
dp = 1500 – 171 = 1329 mm
+ fps : Ứng suất trung bình trong bó thép ứng suất trước ở sức kháng danh định
+ hf : Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện, là chiều dày quy đổi từ cánh trên của dầm, hf = 22,92 mm
+ bW : Chiều rộng bản bụng, bW = 200 mm.
Ứng suất trung bình trong tao cáp ứng suất trước fps có thể lấy như sau :
fps = fpu.(1-) < fpu = 1860000 ( KN/m2 ).
k = 2.(1,04 - ) = 0,28
+ Giới hạn chảy của tao thép cấp 270 fpy = 0,9.fpu (22TCN272-05 mục5.4.4.1-1)
Sau khi tính được c, nếu c < hf tức trục trung hoà đi qua cánh. Khi đó có thể coi là mặt cắt hình chữ nhật. Theo 22TCN272-05 5.7.3.2.3 khi chiều dày cánh chịu nén h > c xác định theo phương trình trên thì sức kháng uốn danh định Mn có thể xác định theo các phương trình trên Trong đó phải thay b bằng bf.
Công thức xác định được viết lại:
+Xét tại mặt cắt giữa nhịp:
Thay số:
= -42,29 < 0
c < hf tức trục trung hoà đi qua cánh. Khi đó có thể coi là mặt cắt hình chữ nhật. Theo 22TCN272-05 5.7.3.2.3 khi chiều dày cánh chịu nén h > c xác định theo phương trình trên thì sức kháng uốn danh định Mn có thể xác định theo các phương trình trên Trong đó phải thay b bằng bf.
Công thức xác định được viết lại:
= = 193,34 mm
dp = h – ap = 1500 – 171 = 1329 mm
fps = fpu.(1-) = 1860.(1-) = 1784,21 ( MPa)
a = β1.c = 0,76.193,34 = 146,94 mm
= 10353,3 kN.m
Mr = f.Mn = 1. 10353,3 = 10353,3 kN.m > Mu = 6885.07891 kN.m => Đạt
Kết luận: Vậy mặt cắt thoả mãn về cường độ
Tính toán tương tự đối với các mặt cắt còn lại có kết quả:
Bảng 1.110 (Kiểm tra theo trạng thái giới hạn)
Mặt cắt
L/2
3L/8
L/4
L/8
ap(mm)
171
180
276
517
dp(mm)
1329
1320
1224
983
c(mm)
-42.29
-42.21
-41.20
-38.15
Tính lại c(mm)
193.34
193.29
192.67
190.61
fps ( MPa)
1784.21
1783.76
1778.03
1759.02
a(mm)
146.94
146.90
146.43
144.86
Mn (kN.m)
10353,3
10264.67
9289.29
7098.93
Mr(kN.m)
10353,3
10264.67
9289.29
7098.93
Mu(kN.m)
6885.07
6463.9
5197.66
3043.81
Kết luận
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN II
CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP
Theo phương án này chọn kết cấu nhịp gồm 8 nhịp dài 37m dầm thép liên hợp bản BTCT..
+ Kiểm toán lại khẩu độ cầu .
= 290m: Khẩu độ yêu cầu
: Chiều dài tỉnh không của công trình
Yêu cầu :
Trong đó :
Sloi :Tổng chiuề dài tỉnh không ở mực nước cao nhất .
Sli : Tổng chiều dài tính toán theo tim trụ .
Sbi : Tổng chiều dài tỉnh không ở mực nước cao nhất do trụ chiếm chổ.
btr,bph : Bề rộng của trụ ở mực nước cao nhất .
LLK0 = 294.5-7*1.5 = 284 (m).
® Đạt yêu cầu
1. TINH TOÁNN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH
1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.
Kết cấu nhịp : Gồm 8 nhịp có sơ đồ như sau :
Sử dụng kết cấu dầm chữ I : 8x37 = 296 (m).
1.2. Bố trí chung phương án I
1.2.1. Theo phương dọc cầu:
Hình vẽ 3-1: Mặt cắt theo phương dọc cầu
1.2.2. Theo phương ngang cầu:
Mặt cắt ngang cầu.
Hình vẽ 3-2: Mặt cắt theo phương ngang cầu:
2. TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN:
2.1. Chọn vật liệu:
-Thép:
Do nhịp có L>20m nên ta chọn loại thép hợp kim.
Mođun đàn hồi của thép Et=2.1x106 (kG/cm2).
Cường độ tính toán khi chịu uốn của thép hợp kim Ru=2800 (kG/cm2).
-Bêtông:
Mác BT M300.
Cường độ tính toán khi chịu uốn Rub=140 (kG/cm2)
Cường độ tính toán khi chịu nén dọc trục Rlt=115 (kG/cm2).
Mođun đàn hồi của BT Eb=315000(kG/cm2).
Hình vẽ 3-2:Mặt cắt ngang dầm chủ.
2.2. T ĩnh tải giai đoạn 1:
g1=Gdchủ+Glk
Gdchủ=(30+40+50+179)*2*10-4*7.85=0.469 (T/m)
Glk=0.1*Gdchủ =0.1*0.469 =0.0469 (T/m)
g1=0.469 +0.0469 =0.516 (T/m)
=5.16(Kn/m)
2.3. Tĩnh tải giai đoạn 2:
-Bản mặt cầu:
gbmc=0.2*14*2.5=7 (T/m)=70(KN/m)
- Các lớp mặt đường,:
- Lớp phủ mặt cầu
gpmc= (T/m)
=24.15 (KN/m)
*Lề đi bộ, lan can
- Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, lề bộ hànhnhư hình
Hình 3.3: Cấu tạo lan can tay vịn, đá vỉa, lề bộ hành.
- Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính F120, bề dày 2mm. Trọng lượng trên một mét dài của ống INOX này là 10 (N/m).
- Mỗi đoạn ống INOX dài lTV = 2m, số lượng ống INOX trên 1 nhịp 37m:
nTV = 4x18.5 = 74 Þ LTV =74 x 2 = 148 (m).
- Trọng lượng tay vịn bằng ống INOX trên một mét dài:
ÞDCTV = LTV x10x10-3/37 = 0.027 (kN/m).
- Lan can làm bằng đai thép dày 2mm, rộng 50mm. Diện tích đai thép:
ALC = 0.00513(m2) (đo trong AUTOCAD); Trọng lượng riêng của thép lấy bằng 78.5 (kN/m3).
- Số lượng lan can bằng đai thép trên trên 1 nhịp 37m: NLC = 2x18.5= 37
- Trọng lượng lan can trên một mét dài:
DCLC = 0.00513x0.05x78.5 = 0.02 (kN/m).
-Trọng lượng gờ chắn bánh xe và bệ lan can trên 1 m dài cầu
DCgc+blc =2*(0.25*0.25-0.25*0.1/2)*2.5/37=0.067(T/m).=0.67 (kN/m).
* Trọng lượng lan can tay vịn, gờ chắn:
DClctv + DCgc+blc =0.06+ 0.67=0.73 (KN/m)
*Vậy
DC = 5.16*7 + 70 + 0.73 = 106.85 (KN/m)
DWmc = 24.15 (KN/m)
3 . XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG MỐ CẦU.
Mố là loại mố nặng chữ U tường mỏng BTCT M30, 2 mố có kích thước giống nhau như hình vẽ:
3.1. Khối lượng mố 1.
Hình 3-1- Kích thước cấu tạo mố số 1
Bảng 3.1. Khối lượng mố 1.
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*7)*25
25.2
2
Tường cánh
Kn
2*(5*5.8-2.73*2.61-1/2*2.61*2.04)*0.5*25
480.31
3
Tường ngực
Kn
(14*2.1*0.5)*25
367.5
4
.Thân mố
Kn
(1.5*4*14)*25
2100
5
Bệ mố
Kn
(5*15-10.8*1.5)*2*25
3225
6
Bản quá độ
Kn
(0.25*3*10.5)*25
196.88
7
Đá kê bản quá độ
Kn
(0.4*0.8-0.4*0.4/2)*25
6
Tổng
Kn
6400.9
3.2. Khối lượng mố 2.
-Mố 2 có kích thước cấu tạo giống mố 1 Þ DCM2 = 6400.9 (kN)
4. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG TRỤ CẦU
Hình 3-2 Kích thước cấu tạo trụ số 1
4.1. khối lượng trụ số 1:
Bảng 3.2 khối lượng trụ số 1:
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.8*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*6.75)*25
2750.2
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
5598.6
4.2. khối lượng trụ số 2,6.
Bảng 3.4 khối lượng trụ số 2,6
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.5*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*7.5)*25
3050.2
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
5898.6
4.3 .khối lượng trụ số 3,5.
Bảng 3.3 khối lượng trụ số 3,5:
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.8*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*8.25)*25
3350.2
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
6198.6
4.4 .khối lượng trụ số 4.
Bảng 3.5 khối lượng trụ số 5
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
50.4
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.8*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*9)*25
3650.2
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
6498.6
5. TÍNH TOÁN ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN MỐ,TRỤ:
5.1. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ mố :
- Xác định tải trọng tác dụng lên mố :
+ Tĩnh tải :
- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống
P1 = (γ1.DCdckt+γ2.DWmc).Ω
-Trong đó:
γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25
γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5
Ω : diện tích dah của mố
DCdckt, DWmc : đã giải thích ở phần tính khối lượng
P1 = (1,25 * 106.85 +1,5 * 24.15).
P1 = (1,25 *106.85 +1,5*24.15)*18.5 =3141.06(KN)
- Tĩnh tải do mố truyền xuống :
Pmố = 1,25*6400.9= 8001.1 (KN)
+ Hoạt tải :
- Hoạt tải do PL + Xe tải TK + Tải trọng làn
P3 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.0,65(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
-Trong đó:
γ : hệ số tải trọng = 1,75
Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1m
PL : tải trọng người đi = 3 KN/m2
m: hệ số làn xe . 3 làn xe thì m =0.85
n : số làn xe = 3
IM : lực xung kích = 25%
Ω : diện tích đah của mố
15
P3=1,75.2.1.3.18,5+1,75.0,85.3.0,65(145.1+145.0,884+35.0,767)(1+0.25)+1,75.0,85.3.9,3.18,5
= 2049.8 (KN)
- Hoạt tải do PL + Tadem + Tải trọng làn
P2 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
15
P2 = 1,75.2.1.3.18.5+ 1,75.0,85.3.0,65(110.1+110.0,96)(1+0.25) + 1,75.0,85.3.9,3.18.5
= 1743.7 (KN)
Tổng các tải trọng tác dụng lên mố :
P = P1 + Pmố + P3 .= 3141.06 + 8422.98 +2049.8 = 13613.84 (KN)
5.2 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ trụ :
- Xác định tải trọng tác dụng lên trụ T1, T2:
+ Tĩnh tải :
- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống
P1 = (γ1.DCdckt+γ2.DWmc).Ω
-Trong đó:
γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25
γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5
Ω : diện tích dah của trụ
DCdckt, DWmc : đã giải thích ở phần tính khối lượng
P1=(1,25*106.85+1,5*24.15). P1 = (1,25 * 106.85 +1,5 * 24.15).37= 6282.13 (KN)
- Tĩnh tải do trụ truyền xuống :
Ptrụ1 = 1,25.5598.6= 6998.3 (KN)
+ Hoạt tải :
- Hoạt tải do PL + Xe tải TK+ Tải trọng làn
P3 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.0,65(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
-Trong đó:
γ : hệ số tải trọng = 1,75
Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1m
PL : tải trọng người đi = 3 KN/m2
m: hệ số làn xe .3 làn xe thì m =0.85
n : số làn xe = 3
IM : lực xung kích = 25%
Ω : diện tích dah của trụ
P3=1,75.2.1.3.37+1,75.0,85.3.0,65(145.1+145.0,884+35.0,884)(1+0.25)
+1,75.0,85.3.9,3.30
= 3026.7 (KN)
- Hoạt tải do PL + Tadem + Tải trọng làn
P2 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
P2 = 1,75.2.1.3.37+ 1,75.0,85.3.0,65(110.1+110.0,96)(1+0.25) + 1,75.0,85.3.9,3.37
= 2705.8 (KN)
Hoạt tải do PL + 90% 2 xe tải TK cách nhau 9m + Tải trọng làn
P90%=0,9.[1,75.2.1.3.37+1,75.0,85.3.0,65(145.1+145.0,884+35.0,769+145.0,362+145.0,478
+35.0,594)(1+0.25)+1,75.0,85.3.9,3.37]
= 3176.21 (KN)
Tổng các tải trọng tác dụng lên trụ :
P = P1 + Ptrụ + P90% .= 6282.13 + 6998.3 +3176.21 = 16556.6 (KN)
6.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG HOẶC TRỤ
6.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Cọc bê tông cốt thép có thiết diện là (40x40) ,chon cọc dài 12m .Bê tông sử dụng dụng làm cọc mác 250 có cường độ là Rbt=1100T/m2 , cốt thép AII 8Φ22 có cường độ là
Rs = 28000T / m2 , Fa = 3,039x10-3(m2) ,Fbt = 0.16(m2)
PVL = ψ(Rbt x Fbt + Rsx Fa)=(1100x0.16 + 28000x 3,039x10-3)=261,09(T)
Ψ :Hệ số uốn dọc chọn ψ = 1
6.2. Xác định sức chịu tải theo đất nền
Pđn=m(mr x Fix R + mf x U x).
Với Fi là diện tích tiết diện ngang của cọc F= 0.16(m2)
R :cường độ tiêu chuẩn trung bình R =440(T/m2) ứng với đất cát ở mũi cọc có độ sâu 12m
U là chu vi của cọc : U = 1.6 (m)
Mr,mf =1 : hệ số phụ thuộc vào phương pháp hạ cọc
Fi :lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất mà cọc đã đi qua .
Ta chia làm 8 lớp ,mỗi lớp có độ dày 0.5-2 m
Bảng 3-6 Xác định sức chịu tải theo đất nền
Lớp đất
l
z
f
l.f
Cát
1
1
3.5
3.5
1.5
2.5
4.5
6.75
Cát pha
1
3.5
3
3
2
5.5
4
8
2
7.5
4
8
Cát lẫn dăm sạn
2
9.5
6.25
12.5
2
11.5
6.6
13.2
0.5
12
6.7
3.35
= 58.3(T/m2)
Pđn = (0.16x 440 + 1.6x58.3)= 163.68 (T)
P thiết kế ta lấy giá trị min (Pđn, Pvl)
chon P =163.68(T) Ptk=163.68/1.4 = 116.9(T)=1169(KN)
-Các trụ và mố B cũng được tính tương tự.Số liệu được ghi ở bảng dưới
Số cọc : n = Ap / Ptk
Bảng 3-7 xác định số lượng cọc trong cầu
Cấu kiện
AP (KN)
Ptt (KN)
n (cọc)
Chọn (cọc)
Mố A (B)
13191.9694
1169
11.28483266
16
Trụ 1-7
16456.64
1169
14.07753636
16
Trụ 2 -6
16831.64
1169
14.39832335
16
Trụ 3-5
17206.64
1169
14.71911035
16
Trụ 4
17581.64
1169
15.03989735
16
7. BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ MÓNG VÀ TRỤ
7. 1.Mố A,B
Hình 3-3 Bố trí cọc trong mố
7. 2.Trụ 1-7
Hình 3-4 Bố trí cọc trong trụ
8. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ
8. 1. Xác định hệ số phân phối ngang hoạt tải xe
+ Hệ số phân phối mô men kế biên:với S=2m;L=30m. tính toán ta được
Một làn thiết kế chịu tải:
Mô đun đàn hồi của thép: Es = 200 000 (Mpa) = 2.108 (KN/m2)
- Mô đun đàn hồi của bê tông:
Ec = 0,043. = 0,043.= 27619(Mpa) = 2,7.107(KN/m2)
Trong đó: yc = 2400(kg/cm3) : Tỷ trọng của bêtông.
fc’= 30(Mpa) : Cường độ chịu nén 28 ngày của bêtông M30.
Tỉ số môđun đàn hồi n =
mgMSI = 0,06+
=0.06 + (2/4,3)0.4.(2/37)0.3 .[1,2(0.03+0,149.1,03)/37.0,02]0.1
= 0.3765
-Với kg =7,22(I+A.eg)=1.324
I momen quán tinh của dầm - Mômen quán tính của dầm chủ:
I=
(mm4)
A diện tích của dầm A = 2.20.460 + 20.1450+20.500 = 149400 (mm2)
eg khoảng cách từ trọng tâm bản đến trọng tâm dầm=1.03 m
Hai hay nhiều làn thiết kế chịu tải:
mgMMI = 0,075+
=0.548
Lấy mgMMI=0.548
8. 2. Xác định hệ số phân phối ngang của người
:g pl = ∑T/Nb=1.2/7= 0.28
-Nội lực dầm chủ do hoạt tải
Hình 0‑5: ĐAH mô men tại vị trí L/2 và chất hoạt tải bất lợi
- Dầm trong: tổ hợp bất lợi của xe tải + làn hay xe 2 trục + làn.+hoạt tải người đi PL
Tổng hợp mô men do hoạt tải:
TH1: Xe tải 3 trục+ tải trọng làn
TTGH CĐ 1: Mu =µ[γLL.m.gLLM(1+IM).0,65(145.y1+145.y2+35.y3)+ γLL .mgLL.9,3.
+ γpl.gpl.PL. ]
TH2: Xe hai trục thiết kế + tải trọng làn
TTGH CĐ 1: Mu = µ[γLL.m.gLL(1+IM).0,65(110.y1+110.y4)+ γLL .m gLL .9,3.
+ γpl.gpl.PL.]
Sau đó ta lấy kết quả ∑piyimax để tính toán Mu
Kết quả tính tón cho ở bảng dưới đây:
Mômen do hoat tải
xk(m)
(m2)
Tung độ của Xe tải TK
Dầm trong
y1
y2
y3
y4
MuhtCD1 (KNm)
18.2
165.62
9.1
6.99
6.99
8.55
1470.2
Nội lực dầm chủ do tỉnh tải
MCD1 = (γ1.DC+γ2.DWmc).Ω
-Trong đó:
γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25
γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5
Ω : diện tích DAH M L/2 Ω =108.05(m2)
DC, DWmc : tỉnh tải trên 1 m dài dầm
DC = (5.16*7 + 70 + 0.73)/7 = 15.26 (KN/m)
DWmc = 24.15/7 =3.45(KN/m)
MCD1 =(1,25*15.26+1,5*3.45).Ω
=4017.17 (KN.m)
Mômen do tỉnh tải
xk(m)
(m2)
Dầm trong
MuttCD1 (KNm)
18.2
165.62
4017.17
9 . KIỂM TRA THEO TRẠNG THAI GIỚI HẠN
- Yêu cầu của mômen kháng uốn dẻo Z đối với tiết diện chắc:
Trong đó:
: Hệ số sức kháng uốn, lấy = 1,0
Mn = Mp = Z.Fy : Sức kháng danh định đặc trưng cho tiết diện chắc.
Z
Với:
Fy: Cường độ chảy min. Chọn thép công trình M270 cấp 250
Fy = 250 (Mpa) = 250 (N/mm2)
Mu : Mômen khống chế có hệ số của tiết diện.
- Mômen kháng uốn dẻo Z của tiết diện .
Z= (mm3)
(mm3)
ĐẠT
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN III
CẦU GIÀN THÉP
Chọn kết cấu nhịp gồm 5 nhịp dài 60m dầm thép liên hợp bản BTCT..
+ Kiểm toán lại khẩu độ cầu .
= 290m: Khẩu độ yêu cầu
: Chiều dài tỉnh không của công trình
Yêu cầu :
Trong đó :
Sloi :Tổng chiuề dài tỉnh không ở mực nước cao nhất .
Sli : Tổng chiều dài tính toán theo tim trụ .
Sbi : Tổng chiều dài tỉnh không ở mực nước cao nhất do trụ chiếm chổ.
btr,bph : Bề rộng của trụ ở mực nước cao nhất .
LLK0 = 298.75-4*1.5 = 292.75 (m).
® Đạt yêu cầu.
1.TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.
1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.
Kết cấu nhịp : Gồm 5 nhịp 60m có sơ đồ như sau :
1.2. Bố trí chung phương án:
Theo phương dọc cầu:
Hình 4-1 mặt cắt theo phương dọc cầu
I.3. Số liệu thiế kế:
Nhëp :60 m
Khäø cáöu: 10.5+2x1m
Taíi troüng thiãút kãú: - 0,65HL93
- Ngæåìi âi:300kG/cm2
2. CAÏC BÆÅÏC CHOÜN SÅ BÄÜ:
2. 1.Choün så âäö tênh:
Choün khoang giaìn coï hai maính song song, gäöm 10 khoang
Chiãöu cao daìn: choün h=8m
Goïc xiãn a =55029’ 29” Î (400 ¸ 600)
*.SÅ ÂÄÖ TÊNH:
2. 2.Màût cáöu:
Màût cáöu laìm bàòng baín BTCT âäø taûi chäø
Hình 4-2 mặt cắt theo phương dọc cầu
2. 3.Dáöm doüc:
Choün 5 dáöm doüc, chiãöu cao choün hd =0,55m
Dáöm doüc âàût caïch nhau 2,0m ;
2. 4.Dáöm ngang:
hdng=(1/7 ¸1/12)B ,ta láúy =1/10B=1,0 m
Dáöm ngang duìng dáöm theïp täø håüp dáöm haìn, âàût caïch nhau 5,5 m, chuïng âæåüc liãn kãút taûi nuït chênh.
2. 5.Lan can bäü haình:
Ta choün lan can bäü haình nhæ hçnh veî:
Hình 4-3 Lan can bäü haình:
2. 6.Liãn kãút giæîa hai giaìn chuí:
Ta choün liãn kãút kên åí caí biãn trãn vaì biãn dæåïi.
2. 7.Choün så bäü tiãút diãûn caïc thanh cuía daìn:
Choün caïc thanh cuía giaìn coï daûng chæî H.
Chiãöu cao: h=(l-l2/400) = (60-602/400)=47,44 cm
Chiãöu räüng : b=(h-0,2l)=36,44 cm.
Ta choün :h=50 cm , b=42 cm.
2. 8.Tênh khäúi læåüng kãút cáúu nhëp:
Ta duìng cäng thæïc cuía giaïo sæ Tretletxki
gg =
Trong âoï:
gg - Troüng læåüng theïp trãn 1m daìi giaìn.
l - Nhëp tênh toaïn cuía giaìn =60m
g =7,85 T/m3
gmc=Troüng læåüng màût cáöu vaì âæåìng ngæåìi âi trãn 1m daìi giaìn
gmc=1/2(0,6.9,66 +0,25.1.21.2 +0,08.9,66 +0,05.1.21.2)=3,6474 (T/m)
0,6 T/m2 - Troüng læåüng màût âæåìng vaì baín BTCT
0,25 T/m2 -Troüng læåüng âæåìng ngæåìi âi
0,08 T/m2 - Troüng læåüng hãû dáöm màût cáöu khi coï dáöm doüc vaì dáöm ngang
0,05 T/m2 - Troüng læåüng dáöm âåî âæåìng ngæåìi âi
k0 - Taíi troüng tæång âæång cuía táút caí caïc loaûi hoaût taíi (ätä+ngæåìi) kãø caí hãû säú phán bäú ngang, hãû säú laìn xe vaì hãû säú xung kêch.
k0 =(1+m).mgLL.k0,25. +mgLL 9.3 +gPL.PL
=1.25*3*1.72*1.391+3*1.72*9.3*1.07*3
=60.16
gLL, gPL: Caïc hãû säú phán bäú ngang
.b0 :Hãû säú laìn xe =0,9
k0,25 :Taíi troüng âæång cuía 1 laìn xe våïi âah tam giaïc coï âènh åí 1/4 nhëp (Tra baíng) =1,391
PL :Taíi troüng âoaìn ngæåìi
a,b :Caïc hãû säú âàûc træng troüng læåüng ; a=b=3,5
' :Hãû säú xeït âãún troüng læåüng liãn kãút =0,1
R: Cæåìng âäü tæång âæång cuía theïp =1900kG/cm2
1+m :Hãû säú xung kêch 1+m =1,25
*Xaïc âënh hãû soï phán bäú ngang: Duìng phæång phaïp âoìn báøy
Thay táút caí caïc giaï trë trãn vaìo cäng thæïc ,ta âæåüc :gg = 11,05T/m
- Troüng læåüng theïp cuía mäüt nhëp giaìn 60 m
G1 = 11,05. 60 = 663,27 T
- Troüng læåüng theïp cuía hãû liãn kãút trong nhëp
Glk = 0,1. = 66,327T
- Täøng troüng læåüng theïp 1 nhëp giaìn 60 m
G = G1 + Glk = 66,327+ 663,27 = 729,59 T
Gtt = 1,1.G =729,59 T = 802,55 T =8025,5 KN
=> DC =8025,5 /60 =133,75 Kn/m
3. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG MỐ CẦU
3.1. Khối lượng mố 1.
Hình 4-4 Kích thước cấu tạo mố số 1
Bảng 4-1(Khối lượng mố cầu)
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*7)*25
25.2
2
Tường cánh
Kn
2*(5*5.8-2.73*2.61-1/2*2.61*2.04)*0.5*25
480.3125
3
Tường ngực
Kn
(14*1.8*0.5)*25
315
4
.Thân mố
Kn
(1.5*4*14)*25
2100
5
Bệ mố
Kn
(5*15-10.8*1.5)*2*25
3225
6
Bản quá độ
Kn
(0.25*3*10.5)*25
196.875
7
Đá kê bản quá độ
Kn
(0.4*0.8-0.4*0.4/2)*25
6
Tổng
Kn
6348.3875
3.2. Khối lượng mố 2.
-Mố 2 có kích thước cấu tạo giống mố 1 Þ DCM2 = 6348.38 (kN)
4. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG TRỤ CẦU
Hình 4-5 Kích thước cấu tạo trụ số 1
4. 1. khối lượng trụ số 1.4:
Bảng 4-2 khối lượng trụ số 1.4:
TRỤ 1-4
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
7.2
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.8*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*6.6)*25
2690.24
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
5495.44
4. 2.khối lượng trụ số 2,3,:
Bảng 4-2 khối lượng trụ số 2,3
TRỤ 2 - 3
STT
Hạng Mục
ĐơnVị
Khái Toán
Khối Lượng
1
Đá tảng
Kn
(0.8*0.6*0.3*14)*25
7.2
2
Xà mũ
Kn
(14*1.5-2*(1/2*2*0.8))*1.5*25
873
3
Thân trụ
Kn
(3.14*0.8^2+10*1.6*7.2)*25
2930.24
4
Bệ trụ
Kn
(11*2*3.5)*25
1925
Tổng
Kn
5735.44
5. TINH TOÁN LỰC THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN MỐ:
5.1. Tĩnh tải :
- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống
P1 = (DC).Ω
-Trong đó:
Ω : diện tích dah của mố
P1 = (133,75)*30 = 4012,5(KN)
- Tĩnh tải do mố truyền xuống :
Pmố = 1,25*6348.38 = 7935.48(KN)
5.2. Hoạt tải :
- Hoạt tải do PL + Xe tải TK + Tải trọng làn
P3 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.0,65(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
-Trong đó:
γ : hệ số tải trọng = 1,75
Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1m
PL : tải trọng người đi = 3 KN/m2
m: hệ số làn xe . 3 làn xe thì m =0.85
n : số làn xe = 3
IM : lực xung kích = 25%
Ω : diện tích đah của mố 30
P3=1,75.2.1.3.30+1,75.0,85.3.0,65(145.1+145.0,857+35.0,715)(1+0.25)+1,75.0,85.3.9,3.30
= 2627.1 (KN)
- Hoạt tải do PL + Tadem + Tải trọng làn
P2 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
30
P2 = 1,75.2.1.3.30+ 1,75.0,85.3.0,65(110.1+110.0,96)(1+0.25) + 1,75.0,85.3.9,3.30
= 2341 (KN)
Tổng các tải trọng tác dụng lên mố :
P = P1 + Pmố + P3.= 4012,5 + 7935.48 +2627.1 = 14575,08 (KN)
6. TÍNH TOÁN LỰC THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ:
Xác định tải trọng tác dụng lên trụ T1-T4:
6.1. Tĩnh tải :
- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống
P1 = (DC).Ω
-Trong đó:
γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25
γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5
Ω : diện tích dah của trụ
P1 = (133,75)*60 = 8025(KN)
+ Tĩnh tải do trụ truyền xuống :
Ptrụ1 = 1,25.5495,44= 6869.3(KN)
6.2. Hoạt tải :
- Hoạt tải do PL + Xe tải TK+ Tải trọng làn
P3 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.0,65(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
-Trong đó:
γ : hệ số tải trọng = 1,75
Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1m
PL : tải trọng người đi = 3 KN/m2
m: hệ số làn xe . 3 làn xe thì m =0.85
n : số làn xe = 3
IM : lực xung kích = 25%
Ω : diện tích dah của trụ
P3=1,75.2.1.3.60+1,75.0,85.3.0,65(145.1+145.0,863+35.0.863)(1+0.25) +1,75.0,85.3.9,3.60
= 4009 (KN)
- Hoạt tải do PL + Tadem + Tải trọng làn
P2 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω
P2 = 1,75.2.1.3.60+ 1,75.1,0.85.3.0,65(110.1+110.0,966)(1+0.25) + 1,75.0,85.3.9,3.60
= 3904.2 (KN)
Hoạt tải do PL + 90% 2 xe tải TK cách nhau 15m + Tải trọng làn
P90%=0,9.[1,75.2.1.3.60+1,75.0,65.3.0,65(145.1+145.0,863+35.0,719+145.0,217+145.0,362
+35.0,506)(1+0.25)+1,75.0,85.3.9,3.60]
= 4103.4 (KN)
Tổng các tải trọng tác dụng lên trụ T1-T4 :
P = P1 + Ptrụ + P90% .= 8025+ 6869.3 +4103.4 = 18997,7(KN)
Tổng các tải trọng tác dụng lên trụ T1-T4 :
P = P1 + Ptrụ + P90% .= 8025+ 7169,3 +4103.4 = 19297,7(KN)
7.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG HOẶC TRỤ
7.1.Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Cọc bê tông cốt thép có thiết diện là (40x40) ,chon cọc dài 12m .Bê tông sử dụng dụng làm cọc mác 250 có cường độ là Rbt=1100T/m2 , cốt thép AII 8Φ22 có cường độ là
Rs = 28000T / m2 , Fa = 3,039x10-3(m2) ,Fbt = 0.16(m2)
PVL = ψ(Rbt x Fbt + Rsx Fa)=(1100x0.16 + 28000x 3,039x10-3)=261,09 (T)
Ψ :Hệ số uốn dọc chọn ψ = 1
7.2. Xác định sức chịu tải theo đất nền
Pđn=m(mr x Fix R + mf x U x).
Với Fi là diện tích tiết diện ngang của cọc F= 0.16(m2)
R :cường độ tiêu chuẩn trung bình R =440(T/m2) ứng với đất cát ở mũi cọc có độ sâu 12m
U là chu vi của cọc : U = 1.6 (m)
Mr,mf =1 : hệ số phụ thuộc vào phương pháp hạ cọc
Fi :lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất mà cọc đã đi qua .
Ta chia làm 8 lớp ,mỗi lớp có độ dày 0.5-2 m
Bảng 4-3 Xác định sức chịu tải theo đất nền
Lớp đất
l
z
f
l.f
Cát
1
1
3.5
3.5
1.5
2.5
4.5
6.75
Cát pha
1
3.5
3
3
2
5.5
4
8
2
7.5
4
8
Cát lẫn dăm sạn
2
9.5
6.25
12.5
2
11.5
6.6
13.2
0.5
12
6.7
3.35
= 58.3(T/m2)
Pđn = (0.16x 440 + 1.6x58.3)= 163.68 (T)
P thiết kế ta lấy giá trị min (Pđn, Pvl)
chon P =163.68(T) Ptk=163.68/1.4 = 116.9(T)=1169(KN)
-Các trụ và mố B cũng được tính tương tự.Số liệu được ghi ở bảng dưới
Số cọc : n = Ap / Ptk
Bảng 4-4 xác định số lượng cọc trong cầu
Cấu kiện
AP (KN)
Ptt (KN)
n (cọc)
Chọn (cọc)
Mố A (B)
14575.08
1169
12.46798973
18
Trụ 1-4
18997.7
1169
16.25124038
18
Trụ 2 -3
19297.7
1169
16.50786997
18
8. BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ MÓNG VÀ TRỤ
8. 1.Mố A,B
Hình 4-6 Bố trí cọc cho mố
8. 2.Trụ 1,9 và các trụ còn lại
Hình 4-7 Bố trí cọc cho trụ
9. TÍNH TOÁN KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH GIÀN:
9. 1. Tính toán tiết diện thanh giàn:
Hình 4-8: Sơ đồ tính toán thanh giàn.
Việc chọn tiết diện thanh dàn thường bắt đầu từ thanh có lực nén lớn nhất là thanh 1-2 thanh biên chịu nén, các kích thước cơ bản của thanh này sẽ quyết định bề rộng b của tất cả mọi thanh và cố gắng giữ không đổi để các thanh xiên liên kết vào nút được thuận lợi. Chiều cao h của các thanh biên cũng nên giữ cố định để việc cấu tạo giàn đơn giản.
Có thể xác định sơ bộ h và b theo công thức kinh nghiệm:
Trong đó: l - nhịp của dàn (m); l = 60m
Trong quy trình thiết kế cầu 22TCN 272-05 không đưa ra công thức tính toán diện tích tiết diện cụ thể nên diện tích tiết diện được tính sơ bộ theo công thức sau:
- Diện tích cần thiết của tiết diện được tính theo các công thức: (5.5 và 5.9 sách “Kết cấu thép phần cấu kiện cơ bản” của Phạm Văn Hội trang 265)
+ Đối với thanh chịu nén: A s ≥
Trong đó:
N: Lực dọc trong thanh
γc: Hệ số điều kiện làm việc, lấy :γc = 0,9
: Cường độ tính toán của thép = 250MPa
φ: Hệ số uốn dọc phụ thuộc độ mãnh thanh (giả thiết λ = 70) và cường độ, φ = 0,745
N- nội lực tính toán của thanh được xác định như sau:
Diện tích đường ảnh hưởng: ω = 65,4
Tổng tĩnh tải :
DC = 133,75 (KN/m)
Hình 4-9: Đường ảnh hưởng lực dọc thanh biên trên1-2.
*Nội lực do tĩnh tải + XTTK+ người + TTL.
N1-2=1,25*(133,75)*65,4 + 1.75*0,65*(2*145+2,18*145+1.92*35)+1,75(3*65,4 + 9.3*65,4)
= 13073,33 (KN).
*Nội lực do tĩnh tải + XTD+ người + TTL.
N1-2=1,75*(133,75)*65,4 + 1.75*0,65*(2,0*110+2,18*110)+1,75(3*65,4 + 9.3*65,4)
= 12864,81(KN).
Diện tích tiết diện:
Vậy chọn kích thước tiết diện thanh dàn như sau:
Hình 7-10: Tiết diện ngang thanh biên trên 1-2.
9.2. Kiểm toán tiết diện thanh:
Sức kháng nén dọc trục tính toán :
Pr = f.Pn
Trong đó : Pr : Sức kháng nén dọc trục tính toán
Pn : Sức kháng nén dọc trục danh định
f : Hệ số sức kháng, đối với nén thì f =0,9.
Độ mảnh:
λ =
Trong đó : K- hệ số chiều dài quy định, với liên kết bu lông K=0,75
l - Chiều dài không giằng, l=9000mm
rs- bán kính quán tính đối với trục mất ổn định (mm).
Fy- Cường độ chảy, Fy =250(Mpa)
E- môđun đàn hồi, E = 200000(Mpa)
rs=min(rx,ry)
với: rx= , ry=
Ixng=2 xx 5x 70 + 40 x 4 = 286046.66cm
Iyng= x 4x 40 + 2(70x 5 + 70 x 5 x )=40291.66 cm
Ang= 860cm
rs = ry= = 6,84cm
Kiểm tra độ mảnh: λ = =
Pn = 0,66FyAng=0,66x250x 86000 = 14190000(N) = 14190KN.
Vậy: Pr = f.Pn= 0,9x14190 = 12771 KN > 8060KN
=>Vậy kiểm tra đạt yêu cầu.
CHƯƠNG 5: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ
CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT
1. CƠ SỞ ĐỂ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐUA VÀO THIẾT KẾ KỸ THUẬT
- Dựa vào tổng giá thành xây dựng ban đầu.
- Dựa vào khả năng thi công.
- Dựa vào các yêu cầu về khai thác, sử dụng và duy tu bảo dưỡng.
- Dựa vào điều kiện vật liệu chủ yếu và vật liệu địa phương.
- Dựa vào điều kiện về môi trường và mỹ quan.
2. THEO GIÁ THANH XÂY DỰNG:
2.1. Phương án I:
Cầu dầm nhịp giản đơn BTCT dự ứng lực.
Sơ đồ cầu : 10*30 (m)
Tổng giá thành công trình: 12524611110 đồng.
2.2. Phương án II:
Cầu dầm thép bản BTCT
Sơ đồ cầu : 8*37 ( m )
Tổng giá thành công trình: 15879807580 đồng.
2.3. Phương án III:
Cầu giàn thép, nhịp giản đơn.
Sơ đồ cầu : 5*60(m)
Tổng giá thành công trình: 13738586170 đồng
Ghi chú: Tổng giá thành công trình ở đây chỉ mới xét đến chi phí trực tiếp về vật liệu.
Vậy chọn phương án I.
3. THEO KHẢ NĂNG THI CÔNG:
3.1. Phương án I:
Cầu gồm 10 nhịp 30m bê tông cốt thép ứng suất trước, thi công theo công nghệ lao lắp. Do đó cách thi công đồng nhất
3.2. Phương án II:
Là cầu dầm thép liên hợp bản mặt cầu gồm 8 nhịp 37m. Cách thi công không đồng nhất, tốn kém khi lao nhịp lớn phải dùng trụ tạm nên giá thành công trình càng tăng.
3.3. Phương án III:
Cầu giàn gồm 5 nhịp 60 ,thi công theo công nghệ lắp ghép, tốn kém khi lao nhịp lớn phải dùng nhiều trụ tạm.,
Vậy ta chọn phương án I.
4. THEO YÊU CẦU VỀ KHAI THÁC,SỬ DỤNG,DI TU BẢO DƯÕNG:
- Về mặt khai thác sử dụng thì phương án 1 là tốt nhất vì cầu BTCT nên chi phí bảo dưỡng ít..
- Phương án II, III phải tốn công duy tu bảo dưỡng, sửa chữa do vấn đề gỉ của thép, phải làm công tác sơn cầu thường xuyên do đó làm tăng chi phí này.
Vậy chọn phương án I.
5. THEO VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG :
5.1. Phương án I:
Sử dụng bê tông dầm M400 là vật liệu xây dựng phổ biến ở nước ta hiện nay, vì vậy số lượng và chất lượng đảm bảo. Mặt khác phương án này còn tận dụng được các vật liêu ở địa phương như gỗ, cát, sạn…đảm bảo chất lượng và số lượng, đáp ứng kịp thời cho việc xây dựng công trình.
5.2. Phương án II và III :
- Thép là kim loại quý, đắt tiền nên hạn chế sử dụng khi không cần thiết. Việc sử dụng cầu dầm thép hay giàn thép nên khả năng sử dụng vật liệu địa phương là rất ít. Vật liêu địa phương ơ 2 phương án này sử dụng chủ yếu để chế tạo bản mặt cầu.
Vậy chọn phương án I.
6.THEO ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG, MỸ QUAN:
6.1. Phương án I:
Vì là cầu bê tông cốt thép nên ít chịu ảnh hưởng của môi trường như nắng mưa…Mặt khác cầu bê tông nhịp giản đơn khi thi công xong hài hòa với cảnh quan xung quanh, không phá hoại cảnh quan chung nơi xây dựng cầu.
6.2. Phương án II:
Vì là cầu giàn thép nên chịu ảnh hưởng rất lớn từ môi trường xung quanh. Việc phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên không những tốn kém và các loại sơn để duy tu thương độc hại đối với con người và môi trường xung quanh. Về mỹ quan nếu không biết cách phối hợp hài hòa giữa cầu và cảnh quan xung quanh thì cầu giàn rất dễ phá hoại mỹ quan xung quanh cầu.
6.3. Phương án III:
Vì là cầu dầm thép nên chịu ảnh hưởng rất lớn từ môi trường xung quanh. Việc phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên không những tốn kém và các loại sơn để duy tu thương độc hại đối với con người và môi trường xung quanh.
Vậy chọn phương án I.
7. KẾT LUẬN:
Qua các chỉ tiêu so sánh trên và do yêu cầu, mục đích của việc tiến hành xây dựng cây cầu ta thấy phương án I là phương án hợp lý và hiệu quả nhất. Vì các lý do trên ta chọn phương án I để thi công và hoàn thành công trình.
PHỤ LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ.. 10
CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU.. 10
1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ... 10
2. CÁC SỐ LIỆU CƠ BẢN.. 10
2.1. Tên đồ án. 10
2.2. Vị trí công trình. 11
2.3. Số liệu ban đầu. 11
2.4. Quy mô và tiêu chuẩn thiết kế. 11
3. CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU:. 11
3.1. Vị trí địa lý, địa hình. 11
3.2. Tình hình địa chất thủy văn. 12
3.3. Vật liệu xây dựng. 13
4. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:. 13
4.1. Tình hình dân cư - dân số. 13
4.2. Hiện trạng kinh tế và xã hội khu vực. 13
5. ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN.. 14
5.1. Phương án 1: Cầu dầm giản đơn BTCT ƯST nhịp 10x30 m.14
5.2. Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT nhịp 8x37 m.14
5.3. Phương án 3: Cầu giàn thép nhịp 5x60 m.14
6. CÁC PHƯƠNG ÁN THI CÔNG SƠ BỘ.. 14
6.1. Phương án 1:. 14
6.2. Phương án 2:. 14
6.3. Phương án 3:. 14
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I. 15
1. TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.15
1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.15
1.2. Bố trí chung phương án I:. 15
2. TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN:. 16
2.1 Tính toán nội lực dầm chủ:. 16
2.2 . Xác định khối lượng mố cầu.19
2.3 . Xác định khối lượng trụ cầu.21
2.4. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ mố :. 24
2.5 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ trụ :. 26
3.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG HOẶC TRỤ.. 29
3.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu. 29
3.1. Xác định sức chịu tải theo đất nền. 29
4.BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ MÓNG VÀ TRỤ.. 31
4.1.Mố A,B.. 31
Hình 1-7 : Bố trí cọc cho mố. 31
4.2.Trụ 1,9 và các trụ còn lại31
Hình 1-8 : Bố trí cọc cho trụ. 32
5. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ.. 32
6. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP.. 35
6.1. Tính toán diện tích cốt thép. 35
6.2. Bố trí cốt thép DƯL.. 36
7. KIỂM TOÁN THEO TRANG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I :. 37
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN II. 41
1. TINH TOÁNN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.. 41
1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.41
2. TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN:. 43
2.1. Chọn vật liệu:. 43
2.2. T ĩnh tải giai đoạn 1:. 43
2.3. Tĩnh tải giai đoạn 2:. 44
3 . XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG MỐ CẦU.45
3.1. Khối lượng mố 1.45
3.2. Khối lượng mố 2.47
4. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG TRỤ CẦU.. 47
4.1. khối lượng trụ số 1:. 48
Bảng 3.2 khối lượng trụ số 1:. 48
4.2. khối lượng trụ số 2,6.48
Bảng 3.4 khối lượng trụ số 2,6. 48
4.3 .khối lượng trụ số 3,5.49
Bảng 3.3 khối lượng trụ số 3,5:. 49
4.4 .khối lượng trụ số 4.49
Bảng 3.5 khối lượng trụ số 5. 49
5. TÍNH TOÁN ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN MỐ,TRỤ:. 50
5.1. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ mố :. 50
5.2 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ trụ :. 52
6.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG HOẶC TRỤ.. 55
6.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu. 55
6.2. Xác định sức chịu tải theo đất nền. 55
7. BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ MÓNG VÀ TRỤ.. 57
7. 1.Mố A,B.. 57
7. 2.Trụ 1-7. 58
8. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ.. 58
8. 1. Xác định hệ số phân phối ngang hoạt tải xe. 58
8. 2. Xác định hệ số phân phối ngang của người59
9 . KIỂM TRA THEO TRẠNG THAI GIỚI HẠN.. 61
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN III. 63
1.TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.63
1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.63
1.2. Bố trí chung phương án:. 64
I.3. Số liệu thiế kế:. 64
2. CAÏC BÆÅÏC CHOÜN SÅ BÄÜ:. 64
2. 1.Choün så âäö tênh:. 64
2. 2.Màût cáöu:. 65
2. 3.Dáöm doüc:. 65
2. 4.Dáöm ngang:. 65
2. 5.Lan can bäü haình:. 66
Hình 4-3 Lan can bäü haình:. 66
2. 6.Liãn kãút giæîa hai giaìn chuí:. 66
2. 7.Choün så bäü tiãút diãûn caïc thanh cuía daìn:. 66
2. 8.Tênh khäúi læåüng kãút cáúu nhëp:. 66
3. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG MỐ CẦU.. 69
3.1. Khối lượng mố 1.69
3.2. Khối lượng mố 2.70
4. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG TRỤ CẦU.. 71
4. 1. khối lượng trụ số 1.4:. 71
Bảng 4-2 khối lượng trụ số 1.4:. 71
4. 2.khối lượng trụ số 2,3,:. 72
Bảng 4-2 khối lượng trụ số 2,3. 72
5. TINH TOÁN LỰC THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN MỐ:. 72
5.1. Tĩnh tải :. 72
5.2. Hoạt tải :. 73
6. TÍNH TOÁN LỰC THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ:. 74
6.1. Tĩnh tải :. 74
6.2. Hoạt tải :. 75
7.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG HOẶC TRỤ.. 77
7.1.Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu. 77
7.2. Xác định sức chịu tải theo đất nền. 77
8. BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ MÓNG VÀ TRỤ.. 79
8. 1.Mố A,B.. 79
8. 2.Trụ 1,9 và các trụ còn lại79
9. TÍNH TOÁN KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH GIÀN:. 80
9. 1. Tính toán tiết diện thanh giàn:. 80
9.2. Kiểm toán tiết diện thanh:. 82
CHƯƠNG 5: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ.. 84
1. CƠ SỞ ĐỂ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐUA VÀO THIẾT KẾ KỸ THUẬT.. 84
2. THEO GIÁ THANH XÂY DỰNG:. 84
2.1. Phương án I:. 84
2.2. Phương án II:. 84
2.3. Phương án III:. 84
3. THEO KHẢ NĂNG THI CÔNG:. 84
3.1. Phương án I:. 84
3.2. Phương án II:. 85
3.3. Phương án III:. 85
4. THEO YÊU CẦU VỀ KHAI THÁC,SỬ DỤNG,DI TU BẢO DƯÕNG:. 85
5. THEO VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG :. 85
5.1. Phương án I:. 85
5.2. Phương án II và III :. 85
6.THEO ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG, MỸ QUAN:. 86
6.1. Phương án I:. 86
6.2. Phương án II:. 86
6.3. Phương án III:. 86
7. KẾT LUẬN:. 86
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro