Đề tài Thiết kế cầu qua sông vàm cỏ Đồng Tháp

g lượng gờ chắn mặt cầu: ggc = 2 x [(0.25 x 0.25 + 0.25 x (0.05/2)] x 1 x 24) = 3.30 (KN/m). Trọng lượng cột lan can, tay vịn: Ta có trọng lượng lan can: glc = (0.25x0.5+0.5x0.35x0.5+0.5x0.25/2+0.5x0.2x0.25/2+0.25x0.075) x 24 glc= 7.35 (KN/m). Vậy trọng lượng của lan can, tay vịn là: glc = 7.35 (KN/m). Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: Gồm 5 lớp: Bê tông alpha : 5cm; Lớp bảo vệ : 4cm; Lớp phòng nước : cm; Đệm xi măng : 1cm; Lớp tạo độ dốc ngang: 1.0 – 1.2 cm; Chọn sơ bộ lớp phủ dày 12cm. Vậy trọng lượng lớp phủ mặt cầu: gbmc = 0.12 x 24 x 10 = 38.8 (KN/m). Vậy trọng lượng tĩnh tải g2: g2 = gbmc + ggc+ glc= 28.8 + 3.30 + 7.35 = 39.45 (KN/m). Trọng lượng lớp mặt đường của toàn cầu là: P = 1.5 x gmđ x L = 1.5 x 39.45 x 449.5 = 26599.16 (KN). Hợp lực tính toán được theo công thức: Q= Trong đó: Qi = tải trọng tiêu chuẩn gi = hệ số tải trọng hi =1 hệ số điều chỉnh hệ số tải trọng được lấy như sau: Loại tải trọng Hệ số tải trọng Lớn nhất Nhỏ nhất Tải trọng thường xuyên DC:cấu kiện và các thiết bị phụ 1.25 0.90 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1.5 0.65 Hoạt tải:Hệ số làn m=1, hệ số xung kích (1+IM)=1.25 1.75 1.00 III.1.2 Tĩnh tải: - Gồm trọng lượng bản thân mố và trọng lượng kết cấu nhịp III.1.2.1 Trọng lượng kết cấu nhịp dẫn: -Do trọng lượng bản thân dầm đúc trước: Hình 4: Mặt cắt đầu và giữa dầm dẫn Fl/2 = 1.55x0.25 + 2x0.3x0.175 + 2x9.5x0.175x0.2 + 2.0.175x0.08 + 2x0.275x0.15 + 2x0.275x0.5x0.1 = 0.687 ( m). Fgối = ( m). Diện tích mặt cắt ngang dầm : Fdd = 4.128 (m2). Thể tích của kết cấu dầm chủ nhịp dẫn là: Vdd = 4.128 x 33 = 136.224 (m3). gdc = = 3.00 (KN/m). - Do 4 tấm đan và bản đúc tại chỗ: Vban+td = 11 x 0.2 + 4 x 0.08 x 1.6 = 2.712 (m3). Trọng lượng tấm đan và bản đúc tại chỗ: gban+td = = 6.16(KN/m). - Do dầm ngang : gn = (H - Hb - 0.25)(s - bw )( bw / L1 ) C Trong đó: L1 = L/n =33/5 = 6.6 (m): Khoảng cách giữa 2 dầm ngang Thể tích của 4 dầm ngang: Vdn = (1.75 - 0.2 - 0.25 )( 2.2 - 0.20)(0.20/6.6) x 4 = 0.315 (m3). gn = (1.75 - 0.2 - 0.25 )( 2.2 - 0.25)(0.25/6.6)x4x24 = 7.56(KN/m). Vậy thể tích của 6 dầm dẫn là: Vnhd =(Vdd + Vbản+tđ + Vdn)x6 = (136.224 + 2.712 + 0.315)x6 = 139.251 x 6 = 835.506 (m3). III.1.2.2 Tính trọng lượng phần nhịp liên tục III.1.2.2.1 Xác định phương trình thay đổi cao độ đáy dầm - Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình parabol, đỉnh đường parabol tại mặt cắt giữa nhịp. - Cung Parabol cắt trục hoành tại sát gối cầu bên trái và trục hoành . - Phương trình có dạng: Y1 = .x2 + hm Trong đó: Hp = 5.8m; hm = 2,7 m, chiều cao dầm tại đỉnh trụ và tại giữa nhịp. L : Phần dài của cánh hẫng L = . Thay số ta có: Y1 == 0.0013x2 + 2.7 III.1.2.2.2 Phân đốt dầm thi công - Chọn chiều dài đốt K0 đúc trên đỉnh trụ có chiều dài là 14 m. - Chia đoạn thi công thành 12 đốt có chiều dài mỗi đốt như sau: Chiều dài các đốt K1, K2,K3 ,K4 có chiều dài là 3 m. Chiều dài các đốt K5, K6, K7, K8 có chiều dài la 3.5 m. Chiều dài các đốt K9, K10, K11, K12 có chiều dài la 4 m. - Chiều dài đốt hợp long nhịp giữa và nhịp biên là 2 m - Chiều dài đốt thi công trên giàn giáo là 21 m. Hình 5: Sơ đồ chia đốt dầm đúc hẫng. III.1.2.2.3 Xác định phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm Bề dày tại bản đáy hộp tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một khoảng Lx được tính theo công thức sau: Y2 Trong đó: h2 , h1 : Bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp = 0.9 và 0.3 m. Lx : Chiều dày phần cánh hẫng. Thay số vào ta có phương trình bậc nhất: Y2 = 0.3 + xLx = 0.3 + 0.01224Lx Việc tính toán khối lượng kết cấu nhịp sẽ được thực hiện bằng cách chia dầm thành những đốt nhỏ (trùng với đốt thi công để tiện cho việc tính toán), tính diện tích tại vị trí đầu các nút, từ đó tính thể tích của các đốt một cách tương đối bằng cách nhân diện tích trung bình của mỗi đốt với chiều dài của nó. III.1.2.2.4 Xác định cao độ mặt dầm chủ - Mặt dầm chủ được thiết kế với độ dốc dọc 2% , với bán kính cong R = 4200 m. III.1.2.2.5 Xác định các kích thước cơ bản của mặt cắt dầm - Trên cơ sở 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. Hình 6: Sơ đồ chia đốt đúc và đà giáo. Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng TD Lđốt (cm) Hdầm Hbản Bbản F (cm2) S (m3) Yo (Y1-Y2) Jx cm4 Jy cm4 1 0 580 90.0 500 127156 293.7 5399433512 6360837418 2 600 508.7 76.2 503 115044 115044.5 249.6 3839460143 5908363517 3 300 476.6 70.0 506 109507 109507.4 229.8 3234744517 5693942370 4 300 446.8 64.2 510 104329 104329.4 211.6 2726637121 5489144152 5 300 419.3 58.9 514 99519.9 99519.9 194.8 2301971498 5295210630 6 350 390.1 53.2 518 94385.7 94385.7 177.2 1896490113 5084253259 7 350 364.1 48.2 524 89776.9 89776.9 161.6 1572585119 4891426904 8 350 341.3 43.8 528 85704.3 85704.3 148.0 1316469026 4718324791 9 350 321.6 40.0 534 82177.7 82177.7 136.4 1116534240 4566375674 10 400 303.1 36.4 538 78826.3 78826.3 125.6 944591221 4420218776 11 400 288.6 33.6 544 76209.1 76209.1 117.3 822117788 4304888351 12 400 278.3 31.6 550 74333.9 74333.9 111.3 740545615 4221619061 13 400 272.1 30.4 555 73206.6 73206.6 107.8 693929749 4171299977 14 400 272.1 30.4 560 73206.6 73206.6 107.8 693929749 4171299977 15 200 272.1 30.4 566 73206.6 73206.6 107.8 693929749 4171299977 Bảng tính toán các kích thước cơ bản của mặt cắt dầm chủ STT F1đốt (cm2) Chiều dài (cm) Thể tích (m3) KO/2 127156 600 76.2936 K1 115044 300 34.5132 K2 109507 300 32.8521 K3 104329 300 31.2987 K4 99519.9 350 34.83197 K5 94385.7 350 33.035 K6 89776.9 350 31.42192 K7 85704.3 350 29.99651 K8 82177.7 400 32.87108 K9 78826.3 400 31.53052 K10 76209.1 400 30.48364 K11 74333.9 400 29.73356 K12 73206.6 400 29.28264 HL/2 73206.6 200 14.64132 Tổng: 472.786 (m3). Thể tích bê tông 1/2 phần nhịp đúc hẫng là: Vlt = 458.14 m3 Thể tích của toàn bộ phần đúc hẫng: Vđh = 458.14 x 4 = 1832.56 (m3). Thể tích của phần nhịp cầu đúc hẫng đúc trên giàn giáo: Vdg = 19 x 14.641 x 2 = 556.358 (m3). Thể tích của đốt hợp long nhịp giữa và nhịp biên: Vhl = 2 x 3 x 14.641 = 87.846 (m3). Tổng thể tích phân nhịp liên tục: Vlt = 1832.56 +87.846 + 556.358 = 2476.764 (m3). Khối lượng phần cầu liên tục : Glt = = 257.996 (KN/m). III.1.2.3 Tính toán khối lượng móng mố và trụ cầu III.1.2.3.1 Móng mố M1: III.1.2.3.1.1 Khối lượng mố: Chiều dày tường cánh : d = 0.5 m, diện tích tường cánh (hai cánh): 2Ftc = 2.(3.0x4.4+ 5.4x1.5 + 2.4x4.4x1/2) = 53.16 (m2). Thể tích tường cánh: Vtc = 2 Ftc x 0.5 = 53.16 x 0.5 = 26.58 (m3). Thể tích thân mố: Vth = 10 x1.5 x 4.20 + 0.3 x 1.7 x 10 = 68.10 (m3). Thể tích bệ mố: Vb = 2.0 x 11.0 x 6.0 = 132 (m3). Thể tích đá tảng: Vdt = 0.2 x 1.0 x 1.0 = 0.20 (m3). => Khối lượng 01 mố cầu: Vmố = (Vtc + Vth + Vb + Vdt) = (26.58 + 68.10 + 132 + 0.20) = 226.88 (m3). Gmố = 226.88 x 24 = 5445.12 (KN). III.1.2.3.1.2 Xác định tải trọng tác dụng lên mố: Đường ảnh hưởng tải trọng tác dụng lên mố: - Tĩnh tải: DC = Pmố+(6gdâm+gbmc+glan can+gdn+ggờ chắn) x w = 5445.12 + (6x139.251+ 28.8 + 7.35 + 7.56 + 3.30 )x 1/2 x 1 x 33 = 20001.684 (KN). DW= glp x w = 28.8 x 0.5 x 1 x 33 = 475.2 (KN). Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố như sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1). + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2). • Xét tổ hợp tải trọng A1 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế + tải trọng làn + người đi bộ): LL = PL = 2 x Pngười x w Trong đó n : số làn xe n = 2. m : hệ số làn xe m =1. IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe. yi: tung độ đường ảnh hưởng. w: diện tích đưởng ảnh hưởng. Wlàn, Pngười: tải trọng làn và tải trọng người. Wlàn = 9.3 KN/m. Pngười = 3.0 KN/m (tính trên 1m dài). LLTr = LLTr = 896.58 (KN). PL = 2 x 3.0 x 1 x 33 x 1/2 = 99 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 LLTad = = 738.1 (KN). PL = 2 x 3.0 x 1 x 33 x 1/2 = 99 (KN). LL = max (LLTr; LLTad) = 896.58 (KN). Vậy tổ hợp HL được chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC (gD=1.25) DW (gW=1.5) LL (gLL=1.75) PL (gPL=1.75) Cường độ I P(KN) 20001.684 475.2 896.58 99 27457.17 III.1.2.3.1.3 Xác định sức chịu lực nén của cọc đơn theo cường độ đất nền: Vì các cọc ở mố được khoan ngàm vào trong đá cho nên theo điều 10.8.3.5 – 22TCN272-05: Để vác định sức kháng dọc trục của cọc khoan ngàm trong các hốc đá, có thể bỏ qua sức kháng mặt bên từ trầm tích đất phủ tầng trên. Trong quy trình, không đề cập đến công thức tính toán sức kháng của cọc khoan trong đá cứng, do đó lấy công thức tính sức kháng đỡ đơn vị danh định của cọc đóng trong đá theo 10.7.3.5 – 22TCN-05. QP = 3 x qu x KSP x d. Trong đó: KSP (10.7.3.5-2), và d = 1+0.43.4 Trong đó: qu - là cường độ chịu nén dọc trục trung bình của lõi đá (Mpa), qu = 54.2 Mpa. d - hệ số chiều sâu không thứ nguyên. KSP - là hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên. Sd - là khoảng cách các đường nứt, giả thiết lấy Sd = 1600 mm. td - chiều rộng các đường nứt, lấy td = 5mm. D - đường kính cọc. D = 1200mm. Hs - chiều sâu chôn cọc trong hố đá, trung bình lấy Hs = 1000mm Ds - đường kính hố đá. Ds = 1300mm. Tính được: d = 1 + = 1.31 < 3.4 KSP = 0.312 qP = 3 x 54.2 x 0.312 x 1.31 = 66.46 (Mpa). Sức chịu tải tính toán của cọc theo công thức 10.7.3.2-1 là: Qr = Qn = qP.As Trong đó: Qr - sức kháng tính toán của các cọc. - hs sức kháng đối với mũi cọc được quy định trong bảng 10.5.5-3, lấy = 0.5 As - diện tích mặt cắt ngang của mũi cọc. Vậy ta có: Qr = 0.5 x 66.46 x 3.14 x = 37563.192 (KN). III.1.2.3.1.4 Xác định sức chịu tải trọng nén của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc: Chọn cọc khoan nhồi có đường kính cọc D = 1.2 m, cọc dài 17m. Bê tông M350 có Rn = 155kg/cm2 = 1.55 KN/ cm2. Cốt chịu lực 1825 AIII có Fa = 132.54 cm2, Ra = 3600kg/cm2 = 36KN/ cm2. Pv = .(m1.m2. Rn.Fb + Ra. Fa) Trong đó: : hệ số uốn dọcố uốn dọc = 1. m1: hs điều kiện làm việc, do cọc được nhồi BT theo phương đứng nên m1 = 0.85 m2 : hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công, m2 = 0.7 Fb : diện tích tiết diện cọc bê tông. Rn : cường độ chịu nén của bê tông cọc. Ra : cường độ của thép chịu lực. Fa : diện tích cốt thép chịu lực. Pv = 1 x (1 x 0.85 x 0.7 x 1.55 x 3.14 x + 36 x 132.54) = 15196.55 (KN). Từ các kết quả tính được chọn sức chịu tải của cọc là: [ N ] = min ( Pv; Qr) = 15196.55 (KN). III.1.2.3.1.5 Xác định số lượng cọc trong mố: Công thức tính toán: (cọc). Vậy ta chọn số lượng cọc trong một mố là 6 cọc. (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). III.1.2.3.2 Móng trụ T4, T5: III.1.2.3.2.1 Khối lượng bản thân trụ T4: Thể tích thân trụ : Vth = (m3). Thể tích bệ trụ: Vbệ= (m3). Thể tích đá tảng : Vdt = 1.0 x 1.0 x 0.2 = 0.2 (m3). Tổng thể tích trụ: Vtrụ= (m3). Khối lượng trụ: Gtrụ= 561.16 x 24 = 13467.84 (KN). III.1.2.3.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ: Đường ảnh hưởng tải trọng tác dụng lên trụ gần đúng có dạng tam giác: - Tĩnh tải: DC = Ptru+(gdam+ gbmc + glan can + ggờ chăn) x w = 13467.84 +( 472.786 + 28.8 + 7.35 + 3.30)x1/2 x 1 x 170 = 57008(KN). DW = glp x w = 28.8 x 1/2 x 1 x 170 = 2448 (KN). Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố như sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1) + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2) + 90% tải trọng 2 Xe tải 3 trục đặt cách nhau 15 m và tải trọng làn (A3) • Xét tổ hợp tải trọng A1 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế+tải trọng làn+người đi bộ): LL= PL=2Pngườix w Trong đó n : số làn xe n = 2. m : hệ số làn xe m = 1. IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe. yi: tung độ đường ảnh hưởng. w: diện tích đưởng ảnh hưởng. Wlàn, Pngười: tải trọng làn và tải trọng người. Wlàn = 9.3 KN/m, Pngười = 3.0 KN/m. LLTr = LLTr = 2212.51 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 170 = 510 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 LLTad = = 2018.14 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 170 = 510 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A3 LLTr = = 2717.13 (KN). LLTrA3 = 0.9 x LL = 0.9 x 2717.13 = 2445.42 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 170 = 510 (KN). LL = max(LLTr; LLTad; LLTrA3) = 2445.42 (KN). Vậy tổ hợp HL được chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ trụ là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC (gD=1.25) DW (gW=1.5) LL (gLL=1.75) PL (gPL=1.75) Cường độ I P(T) 57008 2448 2445.42 510 82954.385 III.1.2.3.2.3 Xác định số lượng cọc trong mố: Công thức tính toán: cọc Vậy ta chọn số lượng cọc trong một mố là 9 cọc (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). III.1.2.3.3 Dự kiến phương án thi công: a.Thi công mố cầu Bước 1 : San ủi mặt bằng, định vị tim mố. Bước 2 : Thi công cọc khoan nhồi : Xác định vị trí tim các cọc tại móng mố. Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bước 3 : Đào đất hố móng: Dùng máy xúc kết hợp với thủ công đào đất hố móng đến cao độ thiết kế. Đặt máy bơm hút nước hố móng đồng thời đặt khung chống cọc ván thép. Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Bước 4: Thi công bệ mố, thân mố, tường cánh: Vệ sinh, đầm chặt đáy hố móng, đổ bê tông lót dày 10cm. Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông bệ móng, dùng máy để bơm bê tông. Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông xà mũ, tường đỉnh, tường cánh. Bước 5 : Hoàn thiện mố: Đắp đất sau mố, lắp đặt bản dẫn, xây chân khay, tứ nón. Hoàn thiện mố cầu. b.Thi công trụ Bước 1 : Xác định chính xác vị trí tim cọc ,tim đài: Xây dựng hệ thống cọc định vị, xác định chính xác vi trí tim cọc, tim trụ tháp. Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. Bước 2 : Thi công cọc khoan nhồi: Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bước 3 : Thi công vòng vây cọc ván: Định vị khu vực đóng vòng vây cọc ván. Lắp dựng vành đai trong và ngoài. Đóng cọc đến độ sâu thiết kế. Lắp đặt máy bơm xói hút trên hệ nổi, xói hút đất trong hố móng đến độ sâu thiết kế. Bước 4 : Thi công bệ móng: Đổ bê tông bịt đáy, hút nước hố móng. Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông bệ móng. Bước 5: Thi công thân trụ: - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông thân trụ. Bước 6: Hoàn thiện trụ: - Hoàn thiện tháo dỡ giàn giáo ván khuôn. - Giải phóng lòng sông. c.Thi công kết cấu nhịp Bước 1: Thi công khối K0 trên đỉnh các trụ T1, T6 và thi công phần nhịp dẫn 2 đầu cầu bằng lao kéo dọc: 1. Tập kết vật tư, thiết bị phục vụ thi công lao kéo dầm dẫn 2 đầu cầu, tiến hành lao kéo dầm Chuẩn bị vật tư, thiết bị cho thi công dầm hộp liên tục Thi công đúc các khối đỉnh trụ K0. - Lắp dựng hệ đà giáo mở rộng trụ. - Lắp dựng giá 3 chân để lao kéo dầm dẫn 2 đầu cầu. - Dự ứng lực các bó cáp trên các khối K0. - Lắp đặt ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông khối K0. - Cố định các khối K0 và thân trụ thông qua các thanh dự ứng lực. - Khi bê tông đạt cường độ, tháo dỡ đà giáo mở rộng trụ. Bước 2 : Đúc hẫng cân bằng: 1. Thi công các đốt tiếp theo đối xứng qua trụ. - Lắp dựng các cặp xe đúc cân bằng lên các khối K0, lắp đặt ván khuôn, cốt thép, ống ghen. - Đổ bê tông các đốt đúc trên nguyên tắc đối xứng cân bằng qua các trụ. - Khi bê tông đủ cường độ theo quy định, tiên hành căng kéo cốt thép. 2. Thi công đốt đúc trên đà giáo. - Lắp dựng trụ tạm, đà giáo ván khuôn. - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, ồng ghen. - Đổ bê tông, căng kéo cốt thép khi bê tông đạt cường độ theo quy định. - Bơm vữa ống ghen. Bước 3 : Hợp long nhịp biên: - Di chuyển xe đúc vào vị trí đốt hợp long, định vị xe đúc. - Cân chỉnh các đầu dầm trên mặt bằng và trên trắc dọc. - Dựng các thanh chống tạm, căng các thanh DƯL tạm thời. - Khi bê tông đủ cường độ, tiến hành căng kéo cốt thép. - Bơm vữa ống ghen. Bước 4 : Hợp long nhịp chính: Trình tự như trên. Bước 5 : Hoàn thiện cầu: Hoàn thiện cầu. Thanh thải lòng sông. III.1.2.3.4 LẬP TỔNG MỨC ĐẦU TƯ Bảng thông kê vật liệu phương án cầu liên tục 3 nhịp + dầm dẫn. TT Hạng mục Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền (đ) (đ) I Kết cấu phần trên đ 50,602,218,200 1 Bêtông dầm LT 3nhịp m3 2476.764 15,000,000 37,151,400,000 2 Bêtông nhịp dẫn m3 835.506 15,000,000 12,532,590,000 3 Bêtông át phan mặt cầu m3 241.175 2,000,000 482,350,000 4 Bêtông lan can m3 74.89 2,000,000 149,780,000 5 Cốt thép lan can Tấn 11.234 15,000,000 168,510,000 6 Gối dầm liên tục cái 4 5,000,000 20,000,000 7 Khe co giãn khe 8 3,000,000 24,000,000 8 Lớp phòng nước m2 48.235 120,000 5,788,200 9 Ống thoát nước ống 22 3,000,000 66,000,000 10 Đèn chiếu sáng Cột 12 150,000 1,800,000 II Kết cấu phần dưới đ 14,763,679,875 1 Bêtông mố m3 544.51 2,000,000 1,089,020,000 2 Bêtông trụ m3 1346.78 2,000,000 2,693,560,000 3 Cốt thép mố T 81.6765 15,000,000 1,225,147,500 4 Cốt thép trụ T 202.017 15,000,000 3,030,255,000 5 Cọc khoan nhồi D = 1.2m m 960 5,000,000 4,800,000,000 6 Công trình phụ trợ % 15 1+2+3+4+5 1,925,697,375 III Đường hai đầu cầu 162,214,800 1 Đắp đất m3 1865.16 30,000 55,954,800 2 Móng + mặt đường m2 708.4 150,000 106,260,000 AI Giá trị dự toán xây lắp chính đ I+II+III 65,528,112,875 AII Giá trị xây lắp khác % 15 AI 9,353,400,773 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 75,357,329,806 B Chi phí khác % 10 A 7,535,732,981 C Trượt giá % 3 A 2,260,719,894 D Dự phòng % 5 A+B 4,144,653,139 Tổng mức đầu tư đ A+B+C+D 89,298,435,820 Đơn giá cho 1m2 mặt cầu đ 18,060,155 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2 CẦU DẦM BTCTƯST 5 NHỊP LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG. I . GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN: 1. Sơ đồ cầu và kết cấu phần trên: - Cầu BTCT ứng suất trước gồm 5 nhịp liên tục được bố trí theo sơ đồ: Lc= 68 + 100 + 100 + 100 + 68 (m). - Khổ cầu B = 8 + 2*1.0 m - Cầu được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng từ 2 trụ. - Mặt cắt ngang dầm tiết diện hình vách xiên, bề rộng bản đáy thay đổi tăng dần từ gối ra nhịp. + Hnhịp = = (3.3 2.0) mChọn Hnhịp = 2.7 m. + Htrụ = = (6.7 5.0) mChọn Htrụ = 5.7 m. - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol: y = với L là chiều dài cánh hẫng cong đảm bảo yêu cầu chịu lực và thẩm mỹ. Phần mặt cầu cong đều theo đường tròn bán kính R = 4500m. - Gối cầu: Dùng gối cao su chậu thép. Khe co giãn: Toàn cầu có 2 khe co giãn trên 2 mố. Khe co giãn cao su. - Mặt xe chạy: Bê tông atfal (5 cm) + tầng phòng nước (1 cm). Mặt cắt ngang cầu tạo dốc ngang 2% đảm bảo thoát nước mặt ra 2 phía lan can qua các ống thoát nước. - Lan can trên cầu dùng lan can bằng thép ống tròn. 2. Kết cấu phần dưới: - Mố: Mố U BTCT, móng cọc khoan nhồi F 1.2 m. - Trụ: Trụ thân đặc BTCT, móng cọc khoan nhồi F 1.2 m 3. Vật liệu - Bê tong: Sử dụng các loại bê tông sau: Mác áp dụng 400 Dầm chủ và dầm ngang BTCT đổ tại chỗ. 350 Cọc khoan nhồi, cọc đóng. 300 Mố trụ, lan can, bản quá độ. 150 Bê tông tạo phẳng và bịt đáy móng. - Cốt thép thường - Thép dự ứng lực. II. SƠ CHỌN KÍCH THƯỚC CẦU 1. Kết cấu phần trên Các kích thước chung của mặt cắt dầm. * Mặt cắt ngang đầm liên tục được chọn sơ bộ theo kinh nghiệm sao cho đủ khả năng chịu lực cho hoạt tải, tải trọng bản thân. - Mặt cắt ngang dầm liên tục có dạng hình hộp, thành hộp xiên. - Chiều cao của dầm thay đổi, mặt cắt trụ cao 5.7m, tại đốt hợp long cao 2.7m. - Chiều dày bản đáy cũng thay đổi, từ 90cm ở đỉnh trụ và 30cm tại vị trí giữa nhịp. - Chiều dày bản nắp thay đổi: - Chiều dày sườn hộp coi như không thay đổi là 50cm. Tại ngoài cánh hẵng và giữa nhịp bằng 25cm, tại đầu cánh hẫng bằng 60cm. - Lớp phủ mặt cầu gồm 5 lớp: Lớp bê tông atfan: 5cm; Lớp bảo vệ : 4cm; Lớp phòng nước : 1cm; Đệm xi măng : 1cm; Lớp tạo độ dốc ngang : 1.0 - 12 cm. Hình 1 : mặt cắt ngang dầm cầu phần đúc hẫng. 2. Kết cấu phần dưới 2.1. Chọn các kích thước sơ bộ mố cầu. Mố cầu được chọn sơ bộ là mố cọc ( mố nhẹ ) với kích thước sơ bộ như hình vẽ. 2.2. Chọn kích thước sơ bộ trụ cầu Cấu tạo trụ: Thân trụ rộng 3.5m theo phương dọc cầu và 8.5 m theo phương ngang cầu và được vuốt tròn theo đường tròn bán kính R = 1.75 m. Bệ móng cao 2.5m, rộng 9.6 m theo phương dọc cầu, 11.0 m theo phương ngang cầu và đặt dưới lớp đất phủ (dự đoán là đường xói chung). Dùng cọc khoan nhồi D120cm, mũi cọc đặt vào lớp cát pha sét, chiều dài cọc là 40m. Hình 3: Cấu tạo tru cầu đúc hẫng III . TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN : Sơ bộ khối lượng công tác: III.1.1 Tĩnh tải g1 và g2 Tĩnh tải g1 và g2 Tính toán mô men do tĩnh tải 2. Tĩnh tải 2 gồm: trọng lượng lớp phủ mặt cầu, lan can, gờ chắn: Ta chọn sơ bộ = = 2.4 T/m3 = 24 KN/m3. Trọng lượng gờ chắn mặt cầu: ggc = 2 x [(0.25 x 0.25 + 0.25 x (0.05/2)] x 1 x 24) = 3.30 (KN/m). Trọng lượng cột lan can, tay vịn: Ta có trọng lượng lan can: glc = (0.25x0.5+0.5x0.35x0.5+0.5x0.25/2+0.5x0.2x0.25/2+0.25x0.075) x 245 glc= 7.35 (KN/m). Vậy trọng lượng của lan can, tay vịn là: glc = 7.35 (KN/m). Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: Gồm 5 lớp: Bê tông alpha : 5cm; Lớp bảo vệ : 4cm; Lớp phòng nước : cm; Đệm xi măng : 1cm; Lớp tạo độ dốc ngang: 1.0 – 1.2 cm; Chọn sơ bộ lớp phủ dày 12cm. Vậy trọng lượng lớp phủ mặt cầu: gbmc = 0.12 x 24 x 10 = 28.8 (KN/m). Vậy trọng lượng tĩnh tải g2: g2 = gbmc + ggc+ glc= 28.8 + 3.30 + 7.35 = 39.45 (KN/m). Trọng lượng lớp mặt đường của toàn cầu là: P = 1.5 x gmđ x L = 1.5 x 39.45 x 450.2 = 26640.585 (KN). Hợp lực tính toán được theo công thức: Q= Trong đó: Qi = tải trọng tiêu chuẩn gi = hệ số tải trọng hi =1 hệ số điều chỉnh hệ số tải trọng được lấy như sau: Loại tải trọng Hệ số tải trọng Lớn nhất Nhỏ nhất Tải trọng thường xuyên DC: cấu kiện và các thiết bị phụ 1.25 0.90 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1.5 0.65 Hoạt tải: Hệ số làn m = 1, hệ số xung kích (1+IM) = 1.25 1.75 1.00 III.1.2.2 Tính trọng lượng phần nhịp liên tục III.1.2.2.1 Xác định phương trình thay đổi cao độ đáy dầm - Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình parabol, đỉnh đường parabol tại mặt cắt giữa nhịp. - Cung Parabol cắt trục hoành tại sát gối cầu bên trái và trục hoành . - Phương trình có dạng: Y1 = .x2 + hm Trong đó: Hp = 5.8m; hm = 2.7 m, chiều cao dầm tại đỉnh trụ và tại giữa nhịp. L : Phần dài của cánh hẫng L = . Thay số ta có: Y1 == 0.00125x2 + 2.7 III.1.2.2.2 Phân đốt dầm thi công - Chọn chiều dài đốt K0 đúc trên đỉnh trụ có chiều dài là 14 m. - Chia đoạn thi công thành 12 đốt có chiều dài mỗi đốt như sau: Chiều dài các đốt K1, K2,K3 ,K4 có chiều dài là 3 m. Chiều dài các đốt K5, K6, K7, K8 có chiều dài la 3.5 m. Chiều dài các đốt K9, K10, K11, K12 có chiều dài la 4 m. - Chiều dài đốt hợp long nhịp giữa và nhịp biên là 2 m. - Chiều dài đốt thi công trên giàn giáo là 17 m. Hình 5: Sơ đồ chia đốt dầm đúc hẫng. III.1.2.2.3 Xác định phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm Bề dày tại bản đáy hộp tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một khoảng Lx được tính theo công thức sau: Y2 Trong đó: h2 , h1 : Bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp = 0.9 và 0.3 m. Lx : Chiều dày phần cánh hẫng. Thay số vào ta có phương trình bậc nhất: Y2 = 0.3 + xLx = 0.3 + 0.01224Lx Việc tính toán khối lượng kết cấu nhịp sẽ được thực hiện bằng cách chia dầm thành những đốt nhỏ (trùng với đốt thi công để tiện cho việc tính toán), tính diện tích tại vị trí đầu các nút, từ đó tính thể tích của các đốt một cách tương đối bằng cách nhân diện tích trung bình của mỗi đốt với chiều dài của nó. III.1.2.2.4 Xác định cao độ mặt dầm chủ - Mặt dầm chủ được thiết kế với độ dốc dọc 2% , với bán kính cong R = 4500 m. III.1.2.2.5 Xác định các kích thước cơ bản của mặt cắt dầm - Trên cơ sở 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. Hình 6: Sơ đồ chia đốt đúc và đà giáo. Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng TD Lđốt (cm) Hdầm Hbản Bb F (cm2) S (cm3) Y0 (Y1-Y2) Jx (cm4) Jy ( cm4) 1 0 580 90.0 500 127156 293.7 5399433512 6360837418 2 600 508.7 76.2 509.1 115044 115044.5 249.6 3839460143 5908363517 3 300 476.6 70.0 513.2 109507 109507.4 229.8 3234744517 5693942370 4 300 446.8 64.2 517.0 104329 104329.4 211.6 2726637121 5489144152 5 300 419.3 58.9 520.5 99519.9 99519.9 194.8 2301971498 5295210630 6 350 390.1 53.2 524.2 94385.7 94385.7 177.2 1896490113 5084253259 7 350 364.1 48.2 527.5 89776.9 89776.9 161.6 1572585119 4891426904 8 350 341.3 43.8 530.4 85704.3 85704.3 148.0 1316469026 4718324791 9 350 321.6 40.0 532.9 82177.7 82177.7 136.4 1116534240 4566375674 10 400 303.1 36.4 535.2 78826.3 78826.3 125.6 944591221 4420218776 11 400 288.6 33.6 537.1 76209.1 76209.1 117.3 822117788 4304888351 12 400 278.3 31.6 538.4 74333.9 74333.9 111.3 740545615 4221619061 13 400 272.1 30.4 539.2 73206.6 73206.6 107.8 693929749 4171299977 14 400 272.1 30.4 539.2 73206.6 73206.6 107.8 693929749 4171299977 15 200 272.1 30.4 539.2 73206.6 73206.6 107.8 693929749 4171299977 Bảng tính toán các kích thước cơ bản của mặt cắt dầm chủ STT F1đốt (cm2) Chiều dài (cm) Thể tích (m3) KO/2 127156 600 76.2936 K1 115044 300 34.5132 K2 109507 300 32.8521 K3 104329 300 31.2987 K4 99519.9 350 34.83197 K5 94385.7 350 33.035 K6 89776.9 350 31.42192 K7 85704.3 350 29.99651 K8 82177.7 400 32.87108 K9 78826.3 400 31.53052 K10 76209.1 400 30.48364 K11 74333.9 400 29.73356 K12 73206.6 400 29.28264 HL/2 73206.6 200 14.64132 Tổng: 472.78 (m3). Thể tích bê tông 1/2 phần nhịp đúc hẫng là: Vlt = 458.14 m3 Thể tích của toàn bộ phần đúc hẫng: Vđh = 458.14 x 8 = 3665.12 (m3). Thể tích của phần nhịp cầu đúc hẫng đúc trên giàn giáo: Vdg = 17 x 14.641 x 2 = 497.794 (m3). Thể tích của đốt hợp long nhịp giữa và nhịp biên: Vhl = 2 x 5 x 14.641 = 146.41 (m3). Tổng thể tích phân nhịp liên tục: Vlt = 3665.12 + 497.794 + 146.41 = 4309.324 (m3). Khối lượng phần cầu liên tục : Glt = = 237.21 (KN/m). III.1.3 Tính toán khối lượng móng mố và trụ cầu a. Móng mố M1, M2: Khối lượng mố: Thể tích tường cánh: Chiều dày tường cánh sau: d = 0.5 m Vtc = 2.(6.0x3.0 + 7.0x2.5 + 0.5x6.0x4.0)x0.5 = 47.5 (m3). Thể tích thân mố: Vth = 10.0x1.5x6.0 + 0.3x2.5x10 = 97.5 (m3). Thể tích bệ mố: Vb = 2.0 x 11.0 x 6.0 = 132 (m3). => Khối lượng mố cầu: Vmố = Vtc + Vth + Vb = 47.5 + 97.5+132 = 277 (m3). Gmố = 277 x 24 = 6648(KN). a. Xác định tải trọng tác dụng lên mố: Đường ảnh hưởng tải trọng tác dụng lên mố: - Tĩnh tải: DC = Pmố+(gbmc+ gdầm+ glc +ggc) x w = 6648 + (28.8 + 497.79 + 7.35 + 3.30 )x 1/2 x 1 x 68 = 24914.16 (KN). DW= glp x w = 28.8 x 0.5 x 1 x 68 = 979.2 (KN). Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố như sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1). + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2). • Xét tổ hợp tải trọng A1 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế + tải trọng làn + người đi bộ): LL = PL = 2 x Pngười x w Trong đó: n : số làn xe n = 2. m : hệ số làn xe m =1. IM: lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe. yi: tung độ đường ảnh hưởng. w: diện tích đưởng ảnh hưởng. Wlàn, Pngười: tải trọng làn và tải trọng người. Wlàn = 9.3 KN/m. Pngười = 3.0 KN/m (tính trên 1m dài). LLTr = LLTr = 1255.46 (KN). PL = 2 x 3.0 x 1 x 68 x 1/2 = 204 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 LLTad = = 1068.88 (KN). PL = 2 x 30 x 1 x 68 x 1/2 = 204 (KN). LL = max (LLTr; LLTad) = 1255.46 (KN). Vậy tổ hợp HL được chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC (gD=1.25) DW (gW=1.5) LL (gLL=1.75) PL (gPL=1.75) Cường độ I P(KN) 24914.16 979.2 1255.46 204 35165.56 a.2 Xác định số lượng cọc trong mố: Công thức tính toán: (cọc). Vậy ta chọn số lượng cọc trong một mố là 6 cọc (1.5 là hệ số xét đến lực ngang khi cọc làm việc). b. Móng trụ T2, T3: Khối lượng bản thân trụ T2, (T3): Thể tích thân trụ: Vth= x 2 x 3.14 x x (13.95 + 1.75 x ) + 3.5 x 15.7 x 5.0 = 312.39 (m3). Thể tích bệ trụ: Vbệ= 2 x 11.1 x 9.6 + 1/2 x 11.1 x 9.6 = 256.55 (m3). Thể tích đá tảng : Vđt = 1.0 x 1.0 x 0.2 = 0.2 (m3). Tổng thể tích trụ: VT2 = 312.39 + 256.55 + 0.2 = 569.14 (m3). Khối lượng trụ T2, (T3): GT2 = 569.14 x 24 = 13659.36 (KN). Xác định tải trọng tác dụng lên trụ T2, (T3): Đường ảnh hưởng tải trọng tác dụng lên trụ gần đúng có dạng tam giác: - Tĩnh tải: DC = Ptru+(gdầm + gbmc + glan can + ggờ chăn) x w = 13659.36 + ( 472.78 + 28.8 + 7.35 + 3.3)x1/2 x 1 x 200 = 64882.36 (KN). DW = glp x w = 28.8 x 1/2 x 1 x 200 = 2880 (KN). Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố như sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1) + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2) + 90% tải trọng 2 Xe tải 3 trục đặt cách nhau 15 m và tải trọng làn (A3) • Xét tổ hợp tải trọng A1 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế+tải trọng làn+người đi bộ): LL= PL=2Pngườix w Trong đó n : số làn xe n = 2. m : hệ số làn xe m = 1. IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe. yi: tung độ đường ảnh hưởng. w: diện tích đưởng ảnh hưởng. Wlàn, Pngười: tải trọng làn và tải trọng người. Wlàn = 9.3 KN/m, Pngười = 3.0 KN/m. LLTr = LLTr = 2494.52 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 200 = 600 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 LLTad = = 2297.14 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 200 = 600 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A3 LLTr = = 3001.35 (KN). LLTrA3 = 0.9 x LL = 0.9 x 3001.35 = 2701.215 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 200 = 600 (KN). LL = max(LLTr; LLTad; LLTrA3) = 2701.215 (KN). Vậy tổ hợp HL được chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ trụ là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC (gD=1.25) DW (gW=1.5) LL (gLL=1.75) PL (gPL=1.75) Cường độ I P(T) 64882.36 2880 2701.215 600 87955.96 Công thức tính toán: (cọc). Vậy ta chọn số lượng cọc dưới trụ T2, T3 là 9 cọc. c. Dự kiến phương án thi công: c.1 Thi công mố cầu Bước 1 : San ủi mặt bằng, định vị tim mố. Bước 2 : Thi công cọc khoan nhồi : Xác định vị trí tim các cọc tại móng mố. Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bước 3 : Đào đất hố móng: Dùng máy xúc kết hợp với thủ công đào đất hố móng đến cao độ thiết kế. Đặt máy bơm hút nước hố móng đồng thời đặt khung chống cọc ván thép. Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Bước 4: Thi công bệ mố, thân mố, tường cánh: Vệ sinh, đầm chặt đáy hố móng, đổ bê tông lót dày 10cm. Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông bệ móng, dùng máy để bơm bê tông. Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông xà mũ, tường đỉnh, tường cánh. Bước 5 : Hoàn thiện mố: Đắp đất sau mố, lắp đặt bản dẫn, xây chân khay, tứ nón. Hoàn thiện mố cầu. c.2 Thi công trụ Bước 1 : Xác định chính xác vị trí tim cọc ,tim đài: Xây dựng hệ thống cọc định vị, xác định chính xác vi trí tim cọc, tim trụ tháp. Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. Bước 2 : Thi công cọc khoan nhồi: Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bước 3 : Thi công vòng vây cọc ván: Định vị khu vực đóng vòng vây cọc ván. Lắp dựng vành đai trong và ngoài. Đóng cọc đến độ sâu thiết kế. Lắp đặt máy bơm xói hút trên hệ nổi, xói hút đất trong hố móng đến độ sâu thiết kế. Bước 4 : Thi công bệ móng: Đổ bê tông bịt đáy, hút nước hố móng. Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông bệ móng. Bước 5: Thi công thân trụ: - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông thân trụ. Bước 6: Hoàn thiện trụ: - Hoàn thiện tháo dỡ giàn giáo ván khuôn. - Giải phóng lòng sông. c.3 Thi công kết cấu nhịp Bước 1: Thi công khối K0 trên các trụ T1 đến T4. 1. Tập kết vật tư, thiết bị cho thi công dầm hộp liên tục. Thi công các khối đỉnh trụ K0. Lắp dựng đà giáo mở rộng trụ. Dự ứng lực các bó cáp trên các khối K0. Lắp đặt ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông khối K0. Cố định các khối K0 và thân trụ thông qua các thanh dự ứng lực. Khi bê tông đạt cường độ, tháo dỡ đà giáo mở rộng trụ. Bước 2 : Đúc hẫng cân bằng: Thi công các đốt tiếp theo đối xứng qua trụ. Lắp dựng 2 xe đúc đối xứng qua trụ, lắp dựng ván khuôn, cốt thép, ống ghen. Đổ bê tông các đốt đúc trên nguyên tắc đối xứng cân bằng qua các trụ. Khi bê tông đủ cường độ theo quy định, tiên hành căng kéo cốt thép. 2. Thi công đốt đúc trên đà giáo. Lắp dựng trụ tạm, đà giáo, ván khuôn. Lắp đặt ván khuôn, cốt thép, ống ghen. Đổ bê tông, căng kéo cốt thép khi bê tông đạt cường độ theo quy định. Bơm vữa ống ghen. Bước 3 : Hợp long nhịp biên: Di chuyển xe đúc vào vị trí đốt hợp long, định vị xe đúc. Cân chỉnh các đầu dầm trên mặt bằng và trên trắc dọc. Dựng các thanh chống tạm, căng các thanh DƯL tạm thời. Khi bê tông đủ cường độ, tiến hành căng kéo cốt thép. Bơm vữa ống ghen. Bước 4 : Hợp long nhịp T1-T2, T3-T4: Trình tự như trên. Bước 5 : Hợp long nhịp chính: Trình tự như trên. Hoàn thiện cầu, thanh thải lòng sông. III . LẬP TỔNG MỨC ĐẦU TƯ: Bảng thống kê vật liệu phương án cầu liên tục 5 nhịp liên tục: TT Hạng mục Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền (đ) (đ) I Kết cấu phần trên đ 65,598,127,640 1 Bêtông dầm LT 5nhịp m3 4309.324 15,000,000 64,639,860,000 2 Bêtông át phan mặt cầu m3 247.61 2,000,000 495,220,000 3 Bêtông lan can m3 78.66 2,000,000 157,320,000 4 Cốt thép lan can Tấn 11.799 15,000,000 176,985,000 5 Gối dầm liên tục cái 8 5,000,000 40,000,000 6 Khe co giãn khe 4 3,000,000 12,000,000 7 Lớp phòng nước m2 49.522 120,000 5,942,640 8 ống thoát nước ống 23 3,000,000 69,000,000 9 Đèn chiếu sáng Cột 12 150,000 1,800,000 II Kết cấu phần dưới đ 14,091,099,500 1 Bêtông mố m3 664.8 2,000,000 1,329,600,000 2 Bêtông trụ m3 1365.94 2,000,000 2,731,880,000 3 Cốt thép mố T 99.72 15,000,000 1,495,800,000 4 Cốt thép trụ T 204.89 15,000,000 3,073,350,000 5 Cọc khoan nhồi D=1.2m m 724.5 5,000,000 3,622,500,000 6 Công trình phụ trợ % 15 (1+2+3+4+5) 1,837,969,500 III Đường hai đầu cầu 162,214,800 1 Đắp đất m3 1865.16 30,000 55,954,800 2 Móng + mặt đường m2 708.4 150,000 106,260,000 AI Giá trị dự toán xây lắp chính đ I+II+III 79,851,441,940 AII Giá trị xây lắp khác % 15 AI 11,977,716,291 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 91,829,158,231 B Chi phí khác % 10 A 9,182,915,823 C Trượt giá % 3 A 2,754,874,747 D Dự phòng % 5 A+B 5,050,603,703 Tổng mức đầu tư đ (A+B+C+D) 108,817,552,504 Đơn giá 1m2 mặt cầu đ 22,007,797 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 3 CẦU DÀN THÉP 5 NHỊP ĐƠN GIẢN. I. Giới thiệu chung về phương án: II. Sơ bộ khối lượng công tác: - Dàn có đường biên song song có thanh đứng thanh treo. - Chiều cao dàn H = 10 m. - Chiều rộng khoang dàn d = 8.8 m. - Số khoang dàn n = 10. - Thép hợp kim thấp có: + Ro = 1900 kG/cm2 = 190000 KN/m2. + Trọng lượng riêng = 7.85 T/m3 = 78.5 KN/m3. - Chiều dài tính toán dàn cầu L = 88.0 m. 1. Tính toán kết cấu phần trên - Trọng lượng dàn chủ được tính bằng công thức g = Trong đó: +g - Trọng lượng giàn chủ trên một mét dài. +k - Tải trọng phân bố đều của hoạt tải có kể đến hệ số xung kích và HSPPN. k = (1 + IM) x h x b x ktđ + 0.3hT Với ktđ - Tải trọng tương đương của một làn xe ôtô tra với đah tam giác có đỉnh ở nhịp : ktđ = = = 7.11 (KN/m). h - hệ số phân phối ngang của ô tô b - hệ số làn xe b = 1.0 (hai làn xe) hT - hệ số phân bố ngang cuả người đi bộ (1 + IM) - là hệ số xung kích, (1 + IM) = 1.25 1.1.Tính toán hệ số phân bố ngang của giàn chủ -Ta tính được hệ số phân phối ngang là: Xe HL93: hHL93 = 0.5 x åyi = 0.5 x (0.875 + 0.680 + 0.550 + 0.355) = 1.23 Người đi : hng = [(y’2+ y’1)/2] x 1.0 = [(1.227 + 1.045)/2]x1.0 = 1.136 ®Tổng tải trọng tương đương (hể cả hệ số phân phối ngang và hệ số xung kích): k = (1 + IM)*h*b*ktđ + 0.3hT ® k = 1.25 x 1.23 x 1.0 x 7.11 + 0.3 x 1.136 = 11.27 (KN/m) +nh - Hệ số vượt tải của hoạt tải nh = 1.75 (ô tô) +gmc - trọng lượng phân bố đều của lớp mặt đường trên 1 m chiều dài giàn. Tính đều cho các giàn chủ. ®gmc = 0.12 x (8 + 2 x 1.0) x 24 = 28.8 (KN/m). +n1 - hệ số vựơt tải của gmc lấy n1 = 1.5 +gdmc - Tải trọng phân bố đều trên 1 m dài do trọng lượng của hệ mặt cầu (dầm dọc, dầm ngang, bản mặt cầu) và kết cấu đường người đi bộ, tính đều cho các giàn chủ. gdmc = gdng + gdd + gbmc Với : gdng + gdd = 0.5 T/m = 5KN/m (tính cho một giàn chủ). g bmc = = 14.4(KN/m). (Tính cho một giàn chủ). ®gdmc = 5.0 + 14.4 = 19.4 (KN/m). +glk - Tải trọng phân bố đều trên 1 m dài do trọng lượng của hệ liên kết. +n2 - Hệ số vượt tải đối với phần tĩnh tải còn lại n2 = 1.1 +R - Cường độ tính toán của vật liệu. Đối với thép AII, Ro = 270000 KN/m2. +g - Trọng lượng riêng của thép = 7.85 (T/m3) = 78.5 (KN/m3). +l - Chiều dài nhịp tính toán của giàn. +a, b - hệ số đặc trưng trọng lượng. Sơ bộ có thể lấy a = b = 3.5 g = => gg = = 9.27 (KN/m). Trọng lượng thép của toàn bộ kết cấu nhịp: - Trọng lượng thép của giàn: gg = 9.27 x 2 x 5 x 2 x 88 = 16318.40 (KN). - Trọng lượng thép của hệ liên kết: glk = 0.1 x gg = 0.1 x 16318.40 = 1631.84 (KN). Toàn bộ khối lượng thép là: G = 16318.40 + 1631.84 = 17950.24 (KN). 2 Tính toán khối lượng móng mố và trụ cầu 2.1 Móng mố M1 2.1.1 Khối lượng mố cầu: Thể tích tường cánh: Chiều dày tường cánh : d = 0,5 m Vtc = 2.(3.0x4.2+ 5.2x1.5+ 1/2x2.2x4.2)x0.5 = 25.02 (m3). Thể tích thân mố: Vth = 10.0x1.5x4.0 + 0.3x1.7x10 = 65.10 (m3). Thể tích bệ mố: Vb = 2.0 x 11.0 x 6.0 = 132 (m3). - Thể tích đá tảng: Vdt = 0.2 x 1.0 x 1.0 = 0.2 (m3). => Khối lượng 01 mố cầu: Vmố = Vtc + Vth + Vb + Vdt = 25.02 + 65.10 + 132 + 0.2 = 222.32 (m3). Gmố = 222.32 x 24 = 5335.68 (KN). 2.1.2 Xác định tải trọng tác dụng lên mố: Đường ảnh hưởng tải trọng tác dụng lên mố: - Tĩnh tải: DC = Pmố+(Gd +glc+g dmc+ggc)x w = 5335.68 +(386.76 + 7.35 + 19.4 + 3.3)x1/2x1x88 = 23675.32 (KN). DW = glp x w = 28.8 x 1/2 x 1 x 88 = 1267.2 (KN). Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố như sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1) + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2) • Xét tổ hợp tải trọng A1 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế+tải trọng làn+người đi bộ): LL = PL = 2Pngx w Trong đó n : số làn xe n = 2 m : hệ số làn xe m = 1 IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1 Pi : tải trọng trục xe, yi: tung độ đường ảnh hưởng. w: diện tích đưởng ảnh hưởng. Wlàn, Png: tải trọng làn và tải trọng người. Wlàn = 9.3 KN/m, Png = 3 KN/m. LLTr = LLTr = 1449.36 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 88 = 264 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 LLTad = = 1255.32 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 88 = 264 (KN). Vậy tổ hợp HL được chọn làm thiết kế là: LL = max (LLtr; LLTad) = 1449.36 (KN). Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nội lực Nguyên nhân TTGH ` DC (gD=1.25) DW (gW=1.5) LL (gLL=1.75) PL (gPL=1.75) Cường độ I P(kN) 23675.32 1267.2 1449.36 264 34493.33 Xác định số lượng cọc trong mố: Công thức tính toán: (cọc). Vậy ta chọn số lượng cọc trong một mố là 6 cọc (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). 2.2 Móng trụ cầu: 2.2.1 Khối lượng trụ cầu: Thể tích đỉnh trụ: Vđ = 11x0.75x2.5+0.6x10x2.5 = 35.625 (m3). Thể tích thân trụ trên: Vtht= 2x3.14x = 47.1 (m3). Thể tích thân trụ dưới: Vthd = (m3). Thể tích phần vút : Vvút = (m3). Thể tích bệ trụ: Vbệ= (m3). Thể tích đá tảng : Vdt = 0.2 x 0.6 x 0.6 = 0.072 (m3). Tổng thể tích trụ: Vtrụ= (m3). Khối lượng trụ: Gtrụ= 508.474 x 24 = 12203.376 (kN). 2.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ: Đường ảnh hưởng tải trọng tác dụng lên trụ: - Tĩnh tải: DC = Pmố+(Gd +glc+g dmc+ggc) x w = 12203.376 + (386.76 + 7.35 + 19.4 + 3.3)x 1/2 x1x 176 = 48882.656 (KN). DW = glp x w = 2 x 28.8 x 1/2 x 1 x 176 = 5068.8 (KN). Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tảI trọng tác dụng lên mố như sau + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1) + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2) + 90% tải trọng 2 Xe tải 3 trục đặt cách nhau 15 m và tải trọng làn (A3) • Xét tổ hợp tải trọng A1 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế+tải trọng làn+người đi bộ): LL= PL=2Pngườix w Trong đó: n : số làn xe n = 2 m : hệ số làn xe m = 1 IM: lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe, yi: tung độ đường ảnh hưởng. w: diện tích đưởng ảnh hưởng. Wlàn, Pngười: tải trọng làn và tải trọng người. Wlàn = 0.93 kN/m, Pngười = 0.30 kN/m LLTr = LLTr = 2269.16 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 176 = 528 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 LLTad = = 2073.72 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 176 = 528 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A3 LLTr A3 = = 2755.6 (KN). LLA3 = 0.9 x LL = 0.9 x 2755.6 = 2480.04 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 176 = 528 (KN). Vậy tổ hợp HL được chọn làm thiết kế: LL = max (LLTr; LLTad; LLTr A3) = 2480.04 (T). Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC (gD=1.25) DW (gW=1.5) LL (gLL=1.75) PL (gPL=1.75) Cường độ I P(kN) 48882.656 5068.8 2480.04 528 73970.59 2.2.3 Xác định số lượng cọc trong mố: Công thức tính toán: (cọc). Vậy ta chọn số lượng cọc trong một mố là 8 cọc (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). 2.3 Dự kiến phương án thi công: a.Thi công mố cầu Bước 1 : San ủi mặt bằng, định vị tim mố. Bước 2 : Thi công cọc khoan nhồi : Xác định vị trí tim các cọc tại móng mố. Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bước 3 : Đào đất hố móng: Dùng máy xúc kết hợp với thủ công đào đất hố móng đến cao độ thiết kế. Đặt máy bơm hút nước hố móng đồng thời đặt khung chống cọc ván thép. Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Bước 4: Thi công bệ mố, thân mố, tường cánh: Vệ sinh, đầm chặt đáy hố móng, đổ bê tông lót dày 10cm. Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông bệ móng, dùng máy để bơm bê tông. Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông xà mũ, tường đỉnh, tường cánh. Bước 5 : Hoàn thiện mố: Đắp đất sau mố, lắp đặt bản dẫn, xây chân khay, tứ nón. Hoàn thiện mố cầu. b.Thi công trụ Bước 1 : Xác định chính xác vị trí tim cọc ,tim đài: Xây dựng hệ thống cọc định vị, xác định chính xác vi trí tim cọc, tim trụ tháp. Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. Bước 2 : Thi công cọc khoan nhồi: Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bước 3 : Thi công vòng vây cọc ván: Định vị khu vực đóng vòng vây cọc ván. Lắp dựng vành đai trong và ngoài. Đóng cọc đến độ sâu thiết kế. Lắp đặt máy bơm xói hút trên hệ nổi, xói hút đất trong hố móng đến độ sâu thiết kế. Bước 4 : Thi công bệ móng: Đổ bê tông bịt đáy, hút nước hố móng. Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông bệ móng. Bước 5: Thi công thân trụ: - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông thân trụ. Bước 6: Hoàn thiện trụ: - Hoàn thiện tháo dỡ giàn giáo ván khuôn. - Giải phóng lòng sông. c. Thi công kết cấu nhịp Bước 1: Giai đoạn chuẩn bị: Tập kết vật tư phục vụ thi công. Lắp dựng hệ đà giáo, trụ tạm phục vụ thi công nhịp gần bờ. Bước 2: Lắp dựng các khoang trên dàn giáo, trụ tạm: Lắp 4 khoang đầu tiên trên dàn giáo làm đối trọng. Dùng hệ cáp neo kết cấu vào mố. Chêm, chèn chặt các gối di động. Dùng cẩu chân cứng lắp hẫng các khoang còn lại của nhịp. Các thanh dàn được chở ra vị trí lắp hẫng bằng hệ ray. Bước 3: Lắp hẫng các thanh giàn cho các nhịp tiếp theo: Dùng hệ cáp neo kết cấu vào trụ. Chêm, chèn chặt các gối di động trên các trụ. Dùng các thanh liên kết tạm để kiên tục hoá các nhịp khi thi công. Dùng cẩu chân cứng lắp hẫng các khoang dàn còn lại của nhịp tiếp theo. Bước 4: Hợp long nhịp giữa. Hợp long các khoang giàn lắp hẫng từ hai mố trụ giữa. Bước 5: Hoàn thiện cầu: Tháo bỏ các thanh liên tục hoá kết cấu nhịp. Tháo bỏ các nêm chèn các gối di động, các chi tiết neo kết cấu vào mố trụ. Lắp dựng hệ bản mặt cầu. Hoàn thiện toàn cầu, thu dọn công trường, thanh thải lòng sông. III. LẬP TỔNG MỨC ĐẦU TƯ Bảng thông kê vật liệu phương án cầu giàn thép Hạng mục Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền TT (đ) (đ) I Kết cấu phần trên đ 46,472,694,840 1 Khối lượng thép dàn và hệ liên kết kN 1957.0056 24,000,000 43,080,576,000 2 Khối lượng BT bản mặt cầu m3 902 2,000,000 1,804,000,000 3 Bêtông át phan mặt cầu m3 284.13 2,000,000 568,260,000 4 Bêtông lan can, gờ chắn m3 208.9 2,000,000 417,800,000 5 Cốt thép lan can m3 31.335 15,000,000 470,025,000 6 Gối dàn thép Bộ 12 1,000,000 12,000,000 7 Khe co giãn loại lớn 10cm m 12 3,000,000 36,000,000 8 Lớp phòng nước m2 397.782 120,000 47,733,840 9 ống thoát nước ống 22 150,000 3,300,000 10 Đèn chiếu sáng Cột 11 3,000,000 33,000,000 II Kết cấu phần dưới đ 18,276,035,000 1 Bêtông mố m3 1067.14 2,000,000 2,134,280,000 2 Bêtông trụ m3 2440.68 2,000,000 4,881,360,000 3 Cốt thép mố T 111 15,000,000 2,401,065,000 4 Cốt thép trụ T 305 15,000,000 5,491,530,000 5 Cọc khoan nhồi D = 1.2m m 672 5,000,000 3,360,000,000 6 Công trình phụ trợ % 20 1+2+3+4 7,800,000 Đường hai đầu cầu 680,707,440 1 Đắp đất m3 2031.12 62,000 125,929,440 2 Móng + mặt đường m2 1499.4 370,000 554,778,000 AI GT dự toán xây lắp chính đ I+II+III 65,429,437,280 AII Giá trị xây lắp khác % 15 AI 9,814,415,592 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 75,243,852,872 B Chi phí khác % 10 A 7,524,385,287 C Trượt giá % 3 A 2,257,315,586 D Dự phòng % 5 A+B 4,138,411,908 Tổng mức đầu tư đ A+B+C+D 89,163,965,653 Đơn giá trên 1m2 mặt cầu đ 15,690,699 IV. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN IV.1 Phương án cầu BTCT ƯST 3 nhịp liên tục + dầm dẫn. IV.1.1 ưu điểm: Công nghệ thi công hiện đại phù hợp với công nghệ thi công hiện nay, không ảnh hưởng và phụ thuộc địa hình, điều kiện thông thuyền. Không cần mặt bằng thi công rộng do đúc hẫng tại chỗ. Đã được đúc rút kinh nghiệm qua nhiều cầu lớn liên tục thi công trước nên cán bộ, công nhân có nhiều kinh nghiệm và trình độ thực tiễn cao. Hình dạng đảm bảo tính thẩm mỹ cao, phù hợp với cảnh quan, kiến trúc. Giá thành xây dung thấp nhất trong 3 phương án được đem ra so sánh. IV.1.2 Nhược điểm: Dùng vật liệu bê tông nên trọng lượng bản thân tương đối lớn. Khi dùng vượt nhịp lớn thì chiều cao kiến trúc cao, chiều cao đất đắp lớn. Có nhiều khe co giãn, đường đàn hồi không liên tục dẫn tới xe chạy không êm thuận do có nhiều nhịp đơn giản. IV.2 Phương án cầu BTCT ƯST 5 nhịp liên tục (68 + 3x100 + 68). IV.2.1 ưu điểm: Công nghệ thi công hiện đại phù hợp với công nghệ thi công hiện nay, không ảnh hưởng và phụ thuộc địa hình, điều kiện thông thuyền. Không cần mặt bằng thi công rộng do đúc hẫng tại chỗ. Đã được đúc rút kinh nghiệm qua nhiều cầu lớn liên tục thi công trước nên cán bộ, công nhân có nhiều kinh nghiệm và trình độ thực tiễn cao. Hình dạng đảm bảo tính thẩm mỹ cao, phù hợp với cảnh quan, kiến trúc. IV.1.2 Nhược điểm: Dùng vật liệu bê tông nên trọng lượng bản thân tương đối lớn. Khi dùng vượt nhịp lớn thì chiều cao kiến trúc cao, chiều cao đất đắp lớn. Có giá thành cao nhất trong 3 phương án được đem ra so sánh. IV.3 Phương án cầu giàn thép IV.3.1 Ưu điểm: Tiến độ thi công nhanh do khối lượng sản xuất tại xưởng tương đối nhiều. Kết cấu cầu và công nghệ thi công hiện đại phù hợp với công nghệ thi công hiện nay, không ảnh hưởng và phụ thuộc vào địa hình hay điiều kiện thông thuyền. Giá thành xây dựng tương đối thấp. Không cần mặt bằng thi công rộng do đúc nửa hẫng tại chỗ. IV.2.2 Nhược điểm: Có nhiều khe biến dạng, đường đàn hồi gãy khúc khiến cho mặt cầu kém êm thuận. Công tác duy tu bảo dưỡng phải thường xuyên liên tục, tốn kém do khí hậu Việt Nam có độ ẩm cao. Khi thông xe gây nhiều tiếng ồn. IV.4 Lựa chọn phương án và kiến nghị Qua so sánh và phân tích ưu, nhược điểm, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án. Xét năng lực, trình độ công nghệ, khả năng vật tư thiết bị của các đơn vị xây lắp trong nước, nhằm nâng cao trình độ, tiếp cận với công nghệ thiết kế và thi công tiên tiến, đáp ứng cả hiện tại và tương lai phát triển của khu kinh tế. Dựa trên nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp. Kiến nghị: Xây dựng cầu theo phương án cầu BTCT ƯST 3 nhịp liên tục + dầm dẫn với các nội dung sau: IV.4.1. Vị trí xây dựng Lý trình: Km0 +10 đến Km0 + 460. IV.4.2. Qui mô và tiêu chuẩn Cầu vĩnh cửu bằng BTCT ƯST và BTCT thường. Khổ thông thuyền ứng với sông cấp II là:; B = 60m và H = 9m. Khổ cầu: B = 8.0 + 2x1.0 m. Tải trọng: xe HL93 và tải trọng người 300kg/m2 hay 3KN/m2. Tần suất luc thiết kế: P = 1%. Quy phạm thiết kế: quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN – 272-05 của Bộ GTVT. IV.4.3. Tiến độ thi công Khởi công xây dựng dự kiến vào cuối năm 20.., thời gian thi công dự kiến năm. IV.4.4. Kinh phí xây dựng Theo kết quả tính toán trong phần tính tổng mức đầu tư ta dự kiến kinh phí xây dựng cầu qua sông Vàm Cỏ - Đồng Tháp theo phương án kiến nghị vào khoảng 89,298,435,812 đồng. IV.4.5. Nguồn vốn Toàn bộ nguồn vốn xây dựng do Chính phủ cấp và quản lý.