Thiết kế và tổ chức thi công cầu vượt sông T Huyện Hương Điền - Thừa Thiên Huế

PhÇn 1 ThiÕt kÕ s¬ bé Ch­¬ng v THIÕT KÕ S¥ Bé PH¦¥NG ¸N 1 CÇu dÇm bª t«ng cèt thÐp øng suÊt tr­íc nhÞp gi¶n ®¬n Giíi thiÖu chung vÒ ph­¬ng ¸n ThiÕt kÕ dÇm cÇu « t« nhÞp gi¶n ®¬n, b»ng bª t«ng cèt thÐp dù øng lùc kÐo tr­íc mÆt c¾t ch÷ T l¾p ghÐp, cã dÇm ngang.C¸c sè liÖu ®Ò bµi nh­ sau: +KhÈu ®é cÇu : 123m +Khæ cÇu : 8 + 2 x 1,5 m +Khæ th«ng thuyÒn: kh«ng T¶i träng thiÕt kÕ : H30; XB80; ng­êi 300 Kg/cm2 +MNCN :4,1m +MNTN : 2,3m +MNTC : 3,2m. +M¸c bª t«ng :400 +Cèt thÐp dù øng lùc: 24F5 ThiÕt kÕ theo quy tr×nh x©y dùng cÇu cèng cña Bé Giao Th«ng VËn T¶i ban hµnh n¨m 1979 Víi chiÒu dµi toµn cÇu lµ 123m ta sÏ thiÕt kÕ cÇu dÇm gi¶n ®¬n víi 5 nhÞp, mçi nhÞp dµi 24,6m. +ChiÒu dµi tÝnh to¸n: Ltt= 24m +MÆt c¾t ngang gåm 6 dÇm ch÷ T +ChiÒu cao dÇm chñ lùa chän theo c«ng thøc : h=(1/15÷ 1/25)L, ta chọn h= 140cm= 1,4m + ChiÒu dµy s­ên dÇm lµ:dn = (16¸ 20)cm, ta chän dn = 18cm= 0,18m +Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tim dÇm chñ lµ: bc= (B+ 2T+ 2C)/n= 1,96m, chän bc= 1,9m Trong ®ã: B : chiÒu réng xe ch¹y C : chiÒu réng cét lan can T : chiÒu réng bé hµnh ng­êi ®i bé N : sè dÇm chñ= 6 +ChiÒu dµy b¶n c¸nh: hc= (8¸16)cm ® lÊy hc=14cm. +H×nh d¹ng cña vót c¸nh dÇm Vót g·y khóc + KhÝch th­íc vót c¸nh dÇm: bv= 20cm, hv= 20cm Trong ®ã: bv lµ chiÒu réng vót theo ngang cÇu hv lµ chiÒu cao cña vót theo ph­¬ng cao ®é cÇu -KÕt cÊu cã dÇm ngang, mçi nhÞp 9 dÇm ngang, c¸c dÇm ngang nèi 6 dÇm däc l¹i víi nhau, cã thÓ coi nh­ s¬ ®å dÇm ngang liªn tôc 5 nhÞp , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm ngang lµ 3m. TÝnh to¸n dÇm ngang em sÏ tr×nh bµy cô thÓ ë môc sau. -C¸c dÇm chÝnh ®­îc liªn kÕt víi nhau b»ng hÖ thèng c¸c dÇm ngang, gi÷a c¸c dÇm chÝnh cã ®Ó 1 khe nèi réng 1cm. Do ®ã b¶n mÆt cÇu ®­îc tÝnh to¸n theo s¬ ®å mót thõa. Líp phñ mÆt cÇu: Bª t«ng asfan dµy 5cm Líp bª t«ng b¶o hé dµy 4cm Líp phßng n­íc dµy 1cm Líp mui luyÖn dµy 1,03cm Tæng chiÒu dµy cña líp phñ mÆt cÇu lµ: 11,03cm. VËt liÖu sö dông Bª t«ng cho dÇm chñ, b¶n mÆt cÇu, dÇm ngang, mèi nèi chÕ t¹o t¹i c«ng tr­êng m¸c 400, cã c¸c chØ tiªu c¬ lý sau ®©y: C­êng ®é chÞu nÐn däc trôc lín nhÊt: RNtt= 175 kG/cm2 C­êng ®é nÐn lín nhÊt khi nÐn : RNlt = 215 kG/cm2 øng suÊt nÐn chÝnh : RTnc = 130 kG/cm2 øng suÊt kÐo chÝnh : RTkc = 25 kG/cm2 KÐo : RTk = 16 kG/cm2 C¾t : Rc = 53kG/cm2 Cèt thÐp dù øng lùc cã c­êng ®é F5 vá tr¬n cã c­êng ®é chÞu kÐo tÝnh to¸n lµ: +Giai ®o¹n thi c«ng : RT1 = 11000 kG/ cm +Giai ®o¹n sö dông : RT2 = 9800 kG/cm2 +C­êng ®é chÞu kÐo tiªu chuÈn: RcT = 17000 kG/cm2 I. X¸c ®Þnh néi lùc dÇm chñ S¬ bé lùa chän kÝch th­íc h×nh häc cña dÇm ta ®· xã hội chủ nghĩa¸c ®Þnh ë trªn, cô thÓ nh­ sau: +ChiÒu cao dÇm chñ : h = 140cm +ChiÒu dµy s­ên dÇm : dn = 18cm. +ChiÒu dµy b¶n : hc = 14cm. +BÒ réng c¸nh tÝnh to¸n : bc = 190cm. S¬ bé chän mÆt c¾t ngang dÇm theo sè liÖu lùa chän ë trªn: H×nh 1. KÝch th­íc mÆt c¾t ngang dÇm( T¹i vÞ trÝ l/2) II.TÝnh to¸n tiÕt diÖn dÇm quy ®æi Ta cã : DiÖn tÝch tiÕt diÖn quy ®æi t­¬ng ®­¬ng +DiÖn tÝch phÇn vót c¸nh: F1 =.20.20 = 200cm2 +DiÖn tÝch phÇn c¸nh dÇm: F2 =14.190 = 2660cm2 +DiÖn tÝch phÇn vót bÇu dÇm: F3 =.10.10 = 50cm2 +DiÖn tÝch phÇn bÇu dÇm: F4=40.38= 1520cm2 - ChiÒu dµy b¶n c¸nh quy ®æi: = 16,1cm - ChiÒu cao bÇu dÇm quy ®æi : =42,63cm H×nh 2. MÆt c¾t ngang tÝnh ®æi dÇm chñ ® DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña dÇm däc chñ ( bá qua diÖn tÝch cèt thÐp) F=190.16,1+18.81,27+42,63.38 = 6141,8cm2 III. X¸c ®Þnh hÖ sè ph©n bè ngang Ta cã tû sè == 0,475< 0,5 vµ a<0,005 v× kÕt cÊu cã lín h¬n 3 liªn kÕt ngang trong 1 nhÞp, do ®ã nã cã ®é cøng kh¸ lín. Nh­ vËy cã thÎ coi khi cã t¶i t¸c dông th× mÆt c¾t ngang kÕt cÊu nhÞp cã chuyÓn vÞ th¼ng, vµ xoay, mµ biÕn d¹ng hÇu nh­ lµ kh«ng cã. V× vËy ë ®©y em sÏ tÝnh hÖ sè ph©n bè ngang theo ph­¬ng ph¸p nÐn lÖch t©m lÖch t©m.MÆt kh¸c tÝnh theo ph­¬ng ph¸p nµy th× dÇm biªn lµm viÖc bÊt lîi nhÊt. V× vËy chØ cÇn tÝnh hÖ sè ph©n bè ngang cho dÇm biªn, sau ®ã sÏ ¸p dông cho c¸c dÇm kh¸c. HÖ sè ph©n bè ngang dÇm biªn: y0 vµ y5 == trong ®ã: +n lµ sè dÇm chñ +a1 lµ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 dÇm biªn +ai lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm ®èi xøng §­êng ¶nh h­ëng cña dÇm biªn: Ta chØ chÊt t¶i sao cho g©y bÊt lîi, nh÷ng phÇn kh«ng g©y bÊt lîi th× cho phÐp bá qua.S¬ ®å chÊt t¶i nh­ h×nh vÏ d­íi: H×nh 3( §­êng ¶nh h­ëng cña dÇm biªn) TÝnh hÖ sè ph©n bè ngang : * Cho ng­êi ®i bé : * Cho ho¹t t¶i H30: * Cho ho¹t t¶i XB-80: IV.X¸c ®Þnh tÜnh t¶i lªn dÇm chÝnh 1. TÜnh t¶i giai ®o¹n I(g1) +DÇm däc chñ: q1’=6141,8.2,5.10-4=1,53545T/m +DÇm ngang : Bè trÝ toµn cÇu cã 9.5= 45 dÇm ngang, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm ngang lµ 3m ®Träng l­îng toµn bé dÇm ngang: gn=45.0,15 .0,8127.1,72 . 2,5 =23,588T Trong ®ã: ChiÒu dµi dÇm ngang lµ :1,9- 0,18=1,72m) ChiÒu cao dÇm ngang lµ : 0,8127m ChiÒu dµy s­ên dÇm ngang lµ : 0,15m Träng l­îng r¶i ®Òu cho 1 dÇm trªn 1m chiÒu dµi cÇu lµ : Do ®ã: g1=q1’+q1’’= 1,53545+ 0,159 =1,694T/m 2. TÜnh t¶i giai ®o¹n II(g2) Bao gåm : Lan can, lÒ ng­êi ®i, gê ch¾n b¸nh, líp phñ mÆt cÇu. Träng l­îng gê ch¾n b¸nh : pg= 0,2.0,29.2,4= 0,1329t/m Träng l­îng lan can, tay vÞn : bè trÝ c¸c cét lan can c¸ch nhau 3m, mçi bªn cã 9 cét ThÓ tÝch phÇn cét lan can vµ tay vÞn lµ: V1= (1,2- 0,35). 0,2. 0,15. 9 + (0,2. 0,12+ 0,1. 0,12). 24,6= 1,1151m3 ThÓ tÝch phÇn ®ì lan can: V2= 0,20. 0,35. 24,6= 1,772T/m ®Träng l­îng toµn bé lan can, tay vÞn trªn 1m dµi cÇu lµ: Plc = (V1+V2). 2,5/ 24,6=0,2883 T/m Träng l­îng líp phñ mÆt cÇu : +Líp bª t«ng asfan dµy 5 cm lµ : 0,05.2,3 = 0,115 T/m2 +Líp bª t«ng b¶o hé dµy 4 cm lµ : 0,04.2,4 = 0,096 T/m2 +Líp phßng n­íc dµy 1 cm lµ : 0,01.1,5 = 0,015 T/m2 +Líp mui luyÖn dµy 1,03 cm lµ : 0,0103.2,2= 0,02266 T/m ® Tæng : Pt= 0,24866 T/m2. TÝnh g2 : g2 = Plc.ylc + Pg. Yg+ Png. wng+ Pt. wt + plc.ylc = 0,2883. (0,587-0,233) = 0,099 T/m + + + H×nh 4 §­êng ¶nh h­ëng x¸c ®Þnh tÜnh t¶i t¸c dông lªn dÇm chÝnh Träng l­îng tÜnh t¶i giai ®o¹n II: g2=0,099+ 0,047+ 0,0764+ 0,32= 0,5424 t/m 3. TÝnh hª sè xung kÝch 1+m= 1,3 nÕu l £ 5m 1+m= 1 nÕu l ³ 45m VËy víi l = 24m thi néi suy ta cã: 1+m= 1,175 4. X¸c ®Þnh m« men t¹i gi÷a nhÞp NhËn xÐt: +T¹i tiÕt diÖn gi÷a nhÞp th× dÇm chñ chÞu t¸c dông t¶i träng tÜnh lµ lín nhÊt, do ®ã trong phÇn thiÕt kÕ s¬ bé nµy th× em sÏ tÝnh to¸n néi lùc cho dÇm chñ t¹i tiÕt diÖn Ltt/ 2= 24/2= 12m , viÖc tÝnh to¸n chØ thùc hiÖn cho m« men ®Ó s¬ bé ra ®­îc cèt thÐp. H×nh 5. §­êng ¶nh h­ëng m« men t¹i gi÷a nhÞp - DiÖn tÝch w= 6. 24/ 2= 72 TiÕt diÖn dÇm cña ta sÏ lµm viÖc theo c¸c giai ®o¹n: + Khi tiÕt diÖn lµm viÖc trong giai ®o¹n I néi lùc lµ: SIC = StCI = g1. åw SI = St’ =1,1.g1.å w +Khi tiÕt diÖn lµm viÖc trong giai ®o¹n II vµ khi dÇm cã xÕp t¶i träng « t« H30 vµ ng­êi ®i bé néi lùc lµ: SIIC = StCII + S0C +SnC = g2. åw + b0.h0.KH30td.w + hn.0,3.w.b0 SII = St” + S0 +Sn = 1,5.St CII + 1,4.(1+m).S0C + 1,4.SnC +Khi tiÕt diÖn lµm viÖc trong giai ®o¹n II vµ khi dÇm cã xÕp t¶i träng ®Æc biÖt XB80: SIIC = StCII + SXBC = g2.å w + hXB.KXBt®.w SII = St” + SXB = 1,5.St CII + 1,1.SXBC Trong ®ã: +g1 : lµ tÜnh t¶i tiªu chuÈn trong giai ®o¹n I, gåm tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn kÕt cÊu nhÞp, trõ mÆt ®­êng xe ch¹y ®­êng ng­êi ®i, lan can, gi¶i ph©n c¸ch . +g2 : lµ tÜnh t¶i tiªu chuÈn thªm vµo trong giai ®o¹n II, th­êng lµ träng l­îng cña mÆt ®­êng xe ch¹y vµ ng­êi ®i +1,1; 1,5 : lµ hÖ sè v­ît t¶i cña tÜnh t¶i trong giai ®o¹n I vµ giai ®o¹n II +StCI vµ StCII : lµ néi lùc do tÜnh t¶i tiªu chuÈn g©y ra khi t¸c dông lµm viÖc trong ®o¹n I vµ ®o¹n II +St’ vµ St’’ : lµ néi lùc do t¶i träng tÝnh to¸n g©y ra khi tiÕt diÖn lµm viÖc trong ®o¹n I vµ ®o¹n II +KH30t® : lµ t¶i träng t­¬ng ®­¬ng cña « t« H30 +KXBt® : lµ t¶i träng t­¬ng ®­¬ng cña xe b¸nh 80 +l : chiÒu dµi phÇn ®Æt lùc cña ®­êng ¶nh h­ëng +n0, nn : lµ hÖ sè ph©n bè ngang cña « t« vµ ®oµn ng­êi +b0 : lµ hÖ sè lµn xe, tra b¶ng b0= 0,9 +0,3 : lµ c­êng ®é t¶i träng cña ®oµn ng­êi trªn ®­êng bé hµnh +( 1+m) : lµ hÖ sè xung kÝch +1,4 : hÖ sè v­ît t¶i cña xe H30 +Sc vµ S :Lµ néi lùc do t¶i träng tiªu chuÈn vµ t¶i träng tÝnh to¸n g©y ra . +hXB : Lµ hÖ sè ph©n bè ngang cña t¶i träng XB80 +SCXB vµ SXB : Lµ néi lùc do c¸c trÞ sè chuÈn vµ tÝnh to¸n cña xe XB80 C¸c gi¸ trÞ t¶i träng t­¬ng ®­¬ng Kt® ®­îc tra theo quy tr×nh hoÆc cã thÓ tra tõ b¶ng 1, trang 459 cña s¸ch ( N.I.POLIVANOW) , sau ®ã néi suy cho ta kÕt qu¶ ë b¶ng d­íi ®©y: TiÕt diÖn Giai ®o¹n 1 Giai ®o¹n 2 Kt® « t« H30 Kt® XB80 h 1+h w g1 g2 H30 XB80 Ng­êi M0,5 1,694 0,5424 2,13 6,0 0,4905 0,3165 0,7845 1,175 72 B¶ng 1: C¸c t¶i träng vµ hÖ sè Ta ®i tÝnh gi¸ trÞ néi lùc do t¶i träng g©y ra. TiÕt diÖn Giai ®o¹n I Giai ®o¹n II SCIt SCIIt SC0 SCn SCXB SCIIt+ SC0+ SCn SCIIt+ SCXB Smax M0,5 121,968 39,0528 67,70 15,25 176,728 122,0 215,781 115,781 B¶ng 2. Néi lùc trong dÇm do t¶i träng tiªu chuÈn g©y ra TiÕt diÖn Giai ®o¹n I Giai ®o¹n II S’t S”t So Sn SXB S”t +So+ Sn S”t + SXB Smax M0,5 134,165 58,579 111,37 21,35 208,98 191,295 267,6 267,6 B¶ng 3 Néi lùc trong dÇm do t¶i träng tÝnh to¸n g©y ra V. ThiÕt kÕ dÇm chñ 1. Néi lùc dïng ®Ó thiÕt kÕ: Tõ b¶ng 5.12 ë trªn cho ta gi¸ trÞ néi lùc tÝnh to¸n lµ: Mtt0,5= 215,781+267,6=483,381t.m= 48338100 kg.cm 1.1. VËt liÖu: VËt liÖu dïng cho dÇm chñ lµ bª t«ng m¸c 400 chÕ t¹o c«ng tr­êng cã c¸c chØ tiªu c¬ lÝ sau ®©y: Ru = 205 Kg/cm2 Rtt = 190kG/cm2 Rlt = 150 kG/cm Rn = 125 kG/cm2 RTkc = 25 kG/cm2 RTk = 16 kG/cm2 Rc = 53kG/cm2 RTnc = 140kG/cm2 RNlt = 175kG/cm2 Cèt thÐp dù øng lùc cã c­êng ®é F5 vá tr¬n cã c­êng ®é chÞu kÐo tÝnh to¸n lµ: Giai ®o¹n thi c«ng: RT1 = 11000 kG/ cm2 Giai ®o¹n sö dông : RT2 = 9800 kG/cm2 C­êng ®é chÞu kÐo tiªu chuÈn: RcT =17000 kG/cm2 1.2. Lùa chän tiÕt diÖn dÇm vµ bè trÝ cèt thÐp øng suÊt tr­íc +ChiÒu cao lµm viÖc cña dÇm: +DÇm gi¶n ®¬n lÊy a=0,09. +M: m« men lín nhÊt do tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i tÝnh to¸n sinh ra : M = 43338000 kG.cm. bc = 190cm. Ru = 205 kG/cm2: c­êng ®é chÞu nÐn khi uèn cña bª t«ng m¸c 400# TÝnh diÖn tÝch cèt thÐp dù øng lùc. C«ng thøc tÝnh: Víi : h¢0- chiÒu cao lµm viÖc cña dÇm, h¢0=120,162 cm. Rd2=9800 kG/cm2. Thay sè vµo ta cã : Víi bã cèt thÐp lµ 24F5 nªn ta cã sè bã cèt thÐp øng suÊt tr­íc cÇn thiÕt lµ : bã Ta chän 10 bã vµ s¬ bé bè trÝ cèt thÐp øng suÊt tr­íc cho dÇm chÝnh, viÖc bè trÝ cèt thÐp c­êng ®é cao trong mÆt c¾t ngang dÇm theo c¸c quy ®Þnh chung vµ Cã theo nh÷ng kinh nghiÖm riªng ®Ó ®­îc c¸ch bè trÝ hîp lý, d­íi ®©y em bè trÝ s¬ bé nh­ sau: H×nh 6: S¬ ®å bè trÝ cèt thÐp øng suÊt tr­íc (t¹i mÆt c¾t L/2) Mçi bã cã 24F5 -KiÓm tra vµ ®iÒu chØnh kÝch th­íc dÇm chÝnh +at lµ kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cèt thÐp dù øng lùc ®Õn ®¸y d­íi dÇm. +h0 = 140 –20 =120 cm. NhËn xÐt: +ho = 120< h¢o= 120,162 v× vËy chiÒu cao dÇm vµ sè bã cèt thÐp ta chän ë trªn lµ ®¹t yªu cÇu. H×nh 7. Bè trÝ cèt thÐp t¹i mÆt c¾t ngang dÇm chñ t¹i mÆt c¾t L/2 1.3. TÝnh duyÖt c­êng ®é cña dÇm trong giai ®o¹n sö dông theo m« men cña mÆt c¾t th¼ng gãc + NÕu trôc trung hoµ kh«ng ®i qua c¸nh dÇm th× ph¶i tho¶ ®iÒu kiÖn: Ru.hct® bc £ Rd2. F¢d XÐt VT= 205. 16,1. 190= 627095 kg VP= 9800. 10. 4,71= 461580 kg VT> VP ® vËy trôc trung hoµ ®i qua c¸nh dÇm. Do ®ã ®iÒu kiÖn vÒ c­êng ®é lµ: M£ m2. Ru. bc. x. (ho- x/2) (*) Trong ®ã : x : chiÒu cao khu vùc chÞu nÐn m2 : hÖ sè ®iÒu kiÖn viÖc Ru : c­êng chÞu uèn cña bª t«ng Rd2 :c­êng tÝnh to¸n cña cèt thÐp dô øng lùc trong giai ®o¹n sö dông ChiÒu cao khu vùc chÞu nÐn x x¸c ®Þnh theo ph­¬ng tr×nh sau: Ru. bc. x= Rd2. F¢d ® x= (9800. 47,1/205. 190)= 11.85cm < 0,3h0 = 36cm VËy m2= 1 thay c¸c gi¸ trÞ vµo ( * ) ta cã: VP= 1. 205. 190. 11,85. (120- 5,925) = 52652171kg.cm= 526,52171 T.m VP=Mgh= 526,52171 T.m> VT= M= 483,381 T.m ® §¹t 1.4 Bè trÝ cèt thÐp dô øng lùc theo mÆt ph¼ng th¼ng ®øng ` VI. TÝnh to¸n mè cÇu