Đề tài Thiết kế công trình cầu thuộc sông Chanh

NxxxxM SDII .549202.155.29225.15.0)8.441.509(5.0)8.441.509( Tổng Lực ngang : KNxWW L SD II 62.3655.29225.1.25.1 b. Mặt cắt III-III: Tổng Lực dọc: mdnm SD II SD III VPNN = KN8.1056180198875.8653 Tổng Mômen : mL SD II SD III HWMM ..25.1 mKNxx .3.622325.29225.15492 Tổng Lực ngang : SDII SD III WW = KN62.365 II.2. Theo ph-ơng ngang cầu : mặt cắt II-II và III-III. 1. Ngang cầu TTGH c-ờng độ 1 : - Hệ số tĩnh tải >1 , 1. - Hoạt tải 2 nhịp (2 làn xe +1 ng-ời lệch tâm về bên trái . - Mực n-ớc cao nhất : +3.45m a. Mặt cắt II-II: T-ơng tự nh- dọc cầu –trừ đi 1 nửa phản lực gối do tải trọng ng-ời. Tổng Lực dọc: 2 75.1 Ng ht II N II V xNN , Với IIN : dọc cầu TTGH CĐ1 KNxN NII 2.12478 2 5.661 75.113057 Tổng Mômen : Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 114 n Ng ht x LN ht TR ht N II xe V xxexVxVxM 2 75.1)75.175.125.1( mKNxxxxxxM NII .4.1004975.4 2 5.661 75.11)7.205075.16.169675.125.1( Tổng Lực ngang : 0NIIW b. Mặt cắt III-III: Tổng Lực dọc: mdnm N II N III xVxPNN 25.125.1 KNxxN NIII 2.148638025.1198825.12.12478 Tổng Mômen : mKNMM NII N III .1.10049 Tổng Lực ngang : OW NIII 2. Ngang cầu TTGH sử dụng 1 : a. Mặt cắt II-II: Tổng Lực dọc: 2 Ng htSD II NSD II V NN , Với SDIIN : theo dọc cầu TTGHSD. KNN NSDII 8323 2 5.661 75.8653 Tổng Mômen : mKNMM N II NSD II .4.10049 Tổng Lực ngang : 0NSDW b. Mặt cắt III-III: Tổng Lực dọc: mdnm NSD II NSD III VPNN KNN NSDIII 102318019888323 Tổng Mômen : mKNMM NSD II NSD III .1.10049 Tổng Lực ngang : 0 NSD IIIW BảNG TổNG HợP NộI LựC : Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 115 Mặt Mặt cắt Ph-ơng dọc cầu Ph-ơng ngang cầu TTGH CĐ1 TTGH CĐ1 N(KN) M(KN.m) W(KN) N(KN) M(KN.m) W(KN) II-II 13057 9610 639.84 12478.2 10049.4 0 III-III 15442 10890 639.84 14863.2 10049.1 0 TTGH SD1 TTGH SD1 II-II 8653.75 5492 365.62 8323 10049.4 0 III-III 10561.8 6223.3 365.62 10231 10049.4 0 III. Kiểm tra tiết diện thân trụ theo TTGH: 1. Kiểm tra sức kháng tiết diện trụ MC II-II (TTGH CĐ1): 1.1. Xét hiệu ứng độ mảnh của trụ : r LK u. YY Tiết diện trụ: dọc cầu ngang cầu: (quy đổi) xx b2 b3 a2 a /62 a2 b3 Gần đúng quy đổi tiết diện trụ về hình chữ nhật có chiều rộng là 2A ,chiều dài là 3B . Với 3 2 223 A ABB . a. Theo dọc cầu : +K :hệ số =1. + uL :chiều dài chịu nén = tH . + xr : bán kính quán tính F J r xx . + xJ : Mômen quán tính 12 3 2 3 A xBJ x . + 23xABF . Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 116 Nếu tỷ số : 22 . r LK u bỏ qua hiệu ứng về độ mảnh . Số liệu : mB 62 , mA 8.12 , trụ cao mH t 9.10 . Suy ra : mB 8.4 3 8.1 8.163 223 64.88.18.4 mxxABF 4 33 2 3 33.2 12 8.1 8.4 12 mx A xBJ x m F J r xx 52.0 64.8 33.2 2296.20 52.0 9.101. x r LK u bỏ qua hiệu ứng về độ mảnh . b. Theo ph-ơng ngang cầu : 22 . r LK u Ta có : 4 33 3 2 6.16 12 8.4 8.1 12 mx B xAJ y m F J r y y 7.2 64.8 6.16 2209.4 7.2 9.101. x r LK u thoả mãn. 2. Kiểm tra ứng suất tại mặt cắt II – II: Nmax = 13057 KN , Mmax =9610 (KN.m) -Công thức kiểm tra: = mm W M F N Rn Trong đó: Rn là c-ờng độ của bêtông M300 (Rn = 15000 KN/m 2) F – Diện tích đáy móng : Fm = 4.8x1.8=8.64 (m 2) W – Mô men chống uốn của tiết diện W = 6 8.1*8.4 6 * 22ba =2.6 (m3) max = 6.2 9610 64.8 13057 W M F N = 5207.4 (KN/m2)< Rn = 15000 (KN/m 2) đạt Vậy : Kích th-ớc đáy móng chọn đạt yêu cầu . Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 117 I.3.5 3. Giả thiết cốt thép trụ: Trong Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI’ trang 517 cho rằng vùng hiệu quả nhất của t là từ 1-2%, trong đó t là tỉ lệ cốt thép trong tiết diện cột. Nh-ng vì trụ cầu chịu tải trọng và mô men uốn lớn, do đó ta giả thiết l-ợng cốt thép trong trụ lấy t = 0.015 Nh- vậy diện tích cốt thép trong trụ là : 1062001008.7015.0 6xAA gtst mm 2 Bố trí cốt thép theo cả hai ph-ơng ta chọn đ-ờng kính cốt thép là 25 Số l-ợng thanh cốt thép bố trí : n = 217 4 14.3 252 stA thanh Vậy : bố trí 230 thanh cốt thép 25 Chọn chiều dày lớp bảo vệ cốt thép là 10cm Bố trí cốt thép chịu lực theo 2 hàng Chọn cốt đai có đ-ờng kính 16. I.3.6 4. Quy đổi tiết diện tính toán: + Tiết diện trụ chọn đ-ợc bo tròn theo một bán kính bằng 0.7m, khi tính toán quy đổi tiết diện về hình chữ nhật để gần với mô hình tính toán theo lý thuyết. + Cách quy đổi ra một hình chữ nhật có chiều rộng bằng chiều rộng trụ, chiều dài lấy giá trị sao cho diện tích mặt cắt quy đổi bằng diện tích thực. Diện tích cốt thép theo 2 cạnh của tiết diện quy đổi vẫn nh- cũ. xx 180 480 cm 600 83.3 y y 5. Kiểm tra sức kháng uốn theo 2 ph-ơng MC II-II: Xác định tỷ số khoảng cách giữa các tâm của lớp thanh cốt thép ngoài biên lên chiều dày toàn bộ cột. Chọn cốt đai có đ-ờng kính 16 Chọn lớp bảo vệ cốt thép từ mép đến tim của cốt thép chịu lực là 100mm Cốt thép chiu lực chọn 25 khoảng cách từ mép tiết diện đến tim cốt thép là : 100mm Tính toán tỉ số khoảng cách tâm lớp thanh cốt thép đến biên ngoài : Thay cho việc tính dựa trên cơ sở cân bằng và t-ơng thích biến dạng cho tr-ờng hợp uốn hai chiều, các kết cấu không tròn chịu uốn hai chiều và chịu nén có thể tính theo các biểu thức gần đúng sau : Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 118 So sánh : +Nếu lực dọc : gc AfN ...1.0 ' thì kiểm tra : 1 ry uy rx ux M M M M +Nếu lực dọc : gc AfN ...1.0 ' thì kiểm tra : u ryrx rxy ryrxrxy P PPP P PPPP 0 0 111 11111 Trong đó : + : hệ số sức kháng ck chịu nén dọc trục : 9.0 . + gA : diện tích tiết diện trụ . + uxM : mômen uốn theo trục x (N.mm). + uyM : mômen uốn theo trục y (N.mm). + rxM : sức kháng uốn tiết diện theo trục x + ryM : sức kháng uốn tiết diện theo trục y. + rxyP : sức kháng dọc trục khi uốn theo 2 ph-ơng ( lực dọc tiết diện chịu đ-ợc ). + rxP : sức kháng dọc trục khi chỉ có độ lệch tâm ye (N) + ryP : sức kháng dọc trục khi chỉ có độ lệch tâm xe (N) + xe : độ lệch tâm theo ph-ơng x u uy x P M e (mm) + ye : độ lệch tâm theo ph-ơng y u ux y P M e (mm) + uP : lực dọc tính theo TTGH CĐ1 (lực dọc N) + yststgc fAAAfP )(85.0 ' 0 (N) + ) 2 ( a dfxAM sysrx . Ta có : 0,10 f 'c Ag = 0,1x0,9x30x7.09x1000 = 19143KN Giá trị này lớn hơn tất cả các giá trị lực nén dọc trục Nz ở trong các tổ hợp ở TTGHCĐ, vì thế công thức kiểm toán là : Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 119 0,1 ry uy rx ux M M M M Xác định Mrx, Mry: sức kháng tính toán theo trục x,y (Nmm) Mrx = . As . fy . (ds - a 2 ) T-ơng tự với Mry Trong đó: +ds: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới mép ngoài cùng chịu nén (trừ đi lớp bêtông bảo vệ và đ-ờng kính thanh thép). +fy: giới hạn chảy của thép. +As: bố trí sơ bộ rồi tính diện tích thép cần dùng theo cả hai ph-ơng. 45.0 8.43085,085,0 420118,0 ...85,0 . '1 xxx x bf fA c xC ys 63.1 8.13085,085,0 420118,0 ...85,0 . '2 xxx x bf fA c yC ys 383.085,045.0. 111 xca 386.185,063.1. 122 xca KNmxxxxM rx 85.211266 2 383.0 132,08.410420118,09,0 3 KNmxxxxM ry 3.25647 2 386.1 132,08.110420118,09,0 3 + 85,01 +b : bề rộng mặt cắt (theo mỗi ph-ơng là khác nhau). Kiểm tra sức kháng nén của trụ theo uốn 2 chiều: Tổ hợp N Mx My M rx M ry 0,1 ry uy rx ux M M M M Kết Luận Tải trọng KN KNm KNm KNm KNm CĐ1 13057 9610 9085.13 211266.85 25647.30 0.388971 đạt TTSD 8653.75 5492 9085.13 211266.85 25647.30 0.374083 đạt 75 75 225 230230 20 18 0 1150cm 50 i = 2% i = 2% 50 100 100 50 8 6 .5 230 230 1 2 0 25 2535 800 115115 248.3 2 4 8 .3 1 3 3 .3 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 120 6. Tính Toán Mũ Trụ: Sơ đồ: - Mũ trụ làm việc nh- ngàm công xôn ltt = 2.25 + 3 R = 2.25+ 3 7,0 = 2.483 ( m) - Tải trọng tác dụng lên phần công xôn là: + Do trọng l-ợng bản thân: g1 = )/(58.4379.21*2 mKN + Do tĩnh tải phần bên trên : KNPPP lplcmndndct 44.52 . + Do hoạt tải: 35m y3=1 y1 y2 43004300 14535 145 35m 43004300 14535 145 y4 y5 y6 15m =3KN/mqng =3KN/mqLn ĐAH Vh )(35)(145) 100 1(9.0 416532 3 yyyyyyxxmgx IM xxmP trLL tr ht KNxxxxP trht 6.245)57.075.0(35)326.045.01877.0(145287.075.125.19.0 3 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 121 KNxxxxmgxxP lan lan ht 5.163287.0 2 )3535( 3.975.1 2 )3131( 3.975.1 KNxxxxmgxxP ng ng ht 7.195065.1 2 )3535( 375.1 2 )3131( 375.1 2083.3 2 483.2*483.2 mM KNPPPP nght lan ht tr htht 8.6047.1955.1636.245 3 Mômen: mKNxxxxyPPxgxwM httM .08.1042)8.60444.52(333.1083.358.4325.1)(25.1 *. Tính và bố trí cốt thép: Sơ đồ: (Hình bên) - chiều dày mũ trụ H=1500mm,lớp bảo vệ 15mm mmh f 1485151500 -sơ bộ chọn: d=1485-25-22/2=1499mm. - bêtông có ,50' MPafc cốt thép MPaf y 400 sA = 1499330 10*08.1042 330d 3 x M =12.02 (cm2) Để an toàn ta chọn 12 thanh 22 , a = 15 cm. IV. Tính toán móng cọc khoan nhồi: Theo quy trình 22TCN 272-05, việc kiểm toán sức chịu tải của cọc quy định trong điều 10.5 theo trạng thái giới hạn sử dụng và trạng thái giới hạn c-ờng độ. Trong phạm vi đồ án, chỉ thực hiện kiểm toán sức chịu tải của cọc theo khả năng kết cấu và đất nền. Với nội lực đầu cọc xác định đ-ợc, ta sẽ tiến hành kiểm tra khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và khả năng chịu tải của lớp đá gốc đầu mũi cọc. Số liệu tính toán: Đ-ờng kính thân cọc 1000 mm Cao độ đỉnh bệ cọc +3 m Cao độ đáy bệ cọc +1 m h fA's As d d 1 5 4 0 2 5H + - Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 122 Cao độ mũi cọc (dự kiến) -24 m Chiều dài cọc (dự kiến) 25 m Đ-ờng kính thanh cốt thép dọc 25 mm C-ờng độ bê tông cọc 30 Mpa C-ờng độ cốt thép cọc 420 Mpa Cự li cọc theo ph-ơng dọc cầu 3000 mm Cự li cọc theo ph-ơng ngang cầu 3000 mm Bố trí cọc trên mặt bằng: I.3.7 I.3.8 I.3.9 I.3.10 I.3.11 I.3.12 I.3.13 I.3.14 1. Xác định sức chịu tải cọc: + Chọn cọc khoan nhồi bằng BTCT đ-ờng kính D = 1,0m, khoan xuyên qua các lớp đất cát có góc ma sát ( f )i và lớp sét pha cát có góc ma sát f = 45 0 . + Bê tông cọc mác #300. + Cốt thép chịu lực 20 25 có c-ờng độ 420MPa. Đai tròn 10 a200. 1.1.Xác định sức chịu tải trọng nén của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc: - Bê tông cấp 30 có fc’ =300 kg/cm 2 - Cốt thép chịu lực AII có Ra=2400kg/cm2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Sức chịu tải của cọc D=1000mm Theo điều A5.7.4.4-TCTK sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc tính theo công thức sau PV = .Pn . Với Pn = C-ờng độ chịu lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn tính theo công thức : Pn = .{m1.m2.fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast}= 0,75.0.85{0,85. fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast} Trong đó : = Hệ số sức kháng, =0.75 m1,m2 : Các hệ số điều kiện làm việc. fc’ =30MPa: Cường độ chịu nén nhỏ nhất của bêtông fy =420MPa: Giới hạn chảy dẻo quy định của thép 5 0 0 3 0 0 300 300 100 1 0 0 1 0 0 800 100 1 5 3 624 y x Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 123 Ac: Diện tích tiết diện nguyên của cọc Ac=3.14x1000 2/4=785000mm2 Ast: Diện tích của cốt thép dọc (mm 2). Hàm l-ợng cốt thép dọc th-ờng hợp lý chiếm vào khoảng 1.5-3%. với hàm l-ợng 2% ta có: Ast=0.02xAc=0.02x785000=15700mm 2 Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu là: PV =0.75x(0,85x0,85x30x(785000-15700)+ 420x15700) = 16709.6x10 3(N). Hay PV = 1670.9 (T). 1.2.Xác định sức chịu lực nén của cọc đơn theo c-ờng độ đất nền: Số liệu địa chất: - Lớp 1: Lớp sét dẻo cứng - Lớp 2: Lớp cát hạt trung. - Lớp 3: Lớp sét dẻo cứng. *. Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Pn=Pđn -Sức chịu tải của cọc đ-ợc tính theo công thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-05 ) Với cọc ma sát: Pđn = pq*PP+ qs*PS Có: Pp = qp.Ap Ps = qs.As +Pp : sức kháng mũi cọc (N) +Ps : sức kháng thân cọc (N) +qp : sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) +qs : sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) s iq =0,0025.N 0,19(MPa)_Theo Quiros&Reese(1977) +As : diện tích bề mặt thân cọc (mm 2) +Ap : diện tích mũi cọc (mm 2) + qp : hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các ph-ơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất cát qp = 0,55. + qs : hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các ph-ơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét qs = 0,65.Đối với đất cát qs = 0,55. - Sức kháng thân cọc của Trụ : Khi tính sức kháng thành bên bỏ qua 1D tính từ chân cọc trở lên. Sức chịu tải của cọc trụ T1 theo ma sát thành bên Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 124 Lớp đất Chiều dày thực Lt (m) Chiều dày tính toán Ltt (m) Trạng thái N Diện tích bề mặt cọc As=Ltt.P =3,14.Ltt (m2) qs=0,0025.N.10 3 (KN) Ps=As.qs (KN) Lớp 1 6.5 6.5 Vừa 20 20.4 50 1020 Lớp 2 11.5 11.5 Chặt vừa 35 36.11 87.5 3159.6 Lớp 3 7.5 Chặt 40 22.55 100 2255 SP 6434.6 -Sức kháng mũi cọc: PP = 0,057.N.10 3 = 0,057.40.1000 = 2280(KN) Tổng sức chịu tải của một cọc đơn: Pđn = 0,55. PP+0,55.PS = 0,55x2280+0,55x6434.6= 4793(KN) =479.3(T) *Tính số cọc cho móng trụ: n= xP/Pcọc Trong đó: : hệ số kể đến tải trọng ngang; =1.5 cho trụ , = 2.0 cho mố(mố chịu tải trong ngang lớn do áp lực ngang của đất và tác dụng của hoạt tải truyền qua đất trong phạm vi lăng thể tr-ợt của đất đắp trên mố). P(T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ đã tính ở trên. Pcọc=min (Pvl,Pnđ) Hạng mục Tên Pvl Pnđ Pcọc Tải trọng Hệ số số cọc Chọn Trụ đầu T1 1670.9 479.3 479.3 1294.2 1.5 2.75 6 2.Tính toán nội lực tác dụng lên các cọc trong móng: Đối với móng cọc đài thấp thì tải trọng nằm ngang coi nh- đất nền chịu, nội lực tại mặt cắt đáy móng Công thức kiểm tra: cPPmax Trong đó: - Pmax : Tải trọng tác động lên đầu cọc - Pc : Sức kháng của cọc dã đ-ợc tính toán ở phần trên Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 125 Tải trọng tác động lên đầu cọc đ-ợc tính theo công thức n i y n i x x xM y yM n P P 1 2 max 1 2 max max .. Trong đó : - P : tổng lực đứng tại đáy đài . - n : số cọc, n = 6 - xi, yi : toạ độ của cọc so với hệ trục quán tính chính trung tâm - Mx , My : tổng mômen của tải trọng ngoài so với trục đi qua trọng tâm của tiết diện cọc tại đáy đài theo 2 ph-ơng x, y. Kiểm toán cọc với Pc=4710KN Trạng thái GHCĐ I NZ= 11598.3 KN MX= 7339.0 KNm MY = 9085.13 KNm Cọc Xi (m) Yi (m) X2i (m2) Y2i (m2) Ni (KN) Yêu cầu 1 -3 1.5 9 2.25 3651.2 đạt 2 0 -1.5 0 2.25 3402.3 đạt 3 3 1.5 9 2.25 4623.6 đạt 4 -3 -1.5 9 2.25 3601.25 đạt 5 0 1.5 0 2.25 3402.3 đạt 6 3 -1.5 9 2.25 2602.5 đạt Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 126 PHần III: thiết kế thi công Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 127 Ch-ơng I : Thiết kế thi công trụ I.4 I. Yêu cầu thiết kế: Trong đồ án này em thiết kế phục vụ thi công trụ T1 cho đến móng. Các số liệu tính toán nh- sau: Số liệu địa chất : -lớp 1 : Sét dẻo cứng -lớp 2 : Cát hạt trung. -lớp 3 : Sét dẻo cứng. ii. Trình tự thi công: 1. Thi công trụ: B-ớc 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. B-ớc 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. B-ớc 3 : Thi công vòng vây cọc ván: - Lắp dựng cọc ván thép loại Lassen bằng giá khoan. - 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. B-ớc 4 : Thi công bệ móng: - Xử lý đầu cọc khoan nhồi. - Đổ bê tông bịt đáy, hút n-ớc hố móng, Cao độ đỉnh trụ +10.6 m Cao độ đáy trụ -0.3 m Cao độ đáy đài -2.3 m Cao độ mực n-ớc thi công -0.25 m Cao độ đáy sông 1.29 m Chiều rộng bệ trụ 5.0 m Chiều dài bệ trụ 8.0 m Chiều rộng móng 7.0 m Chiều dài móng 10.0 m Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 128 - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông bệ móng. B-ớc 5 : Thi công trụ cầu: - Chế tạo, lắp dựng đà giáo ván khuôn thân trụ lên trên bệ trụ. - Lắp đặt cốt thép thân trụ, đổ bê tông thân trụ từng đợt một. B-ớc 6 : Hoàn thiện : -Tháo dỡ toàn bộ hệ đà giáo phụ trợ. -Hoàn thiện trụ. 2. Thi công kết cấu nhịp: B-ớc 1 : Chuẩn bị ph-ơng tiện : -Tập kết sẵn nhịp dầm chủ trên đ-ờng đầu cầu . - Lắp dựng giá ba chân ở đ-ờng đầu cầu . - Tiến hành lao lắp giá ba chân . B-ớc 2: Lao lắp nhịp dầm chủ: - Dùng giá ba chân cẩu lắp dầm ở hai đầu cầu . - Lao dầm vào vị trí gối cầu. - Tiến hành đổ bê tông dầm ngang. - Đổ bê tông bản liên kết giữa các dầm. -Di chuyển giá ba chân thi công các nhịp tiếp theo. B-ớc 3: Hoàn thiện: -Tháo lắp giá ba chân . - Đổ bê tông mặt đ-ờng. - Lắp dựng vỉa chắn ô tô lan can, thiết bị chiếu sáng. - Lắp dựng biển báo. Iii . Thi công móng: Móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính cọc 1.0m, tựa trên nền cát sét. Toàn cầu có 2 mố :M1, M2và 5 trụ : T1, T2, T3, T4,T5. 1. Công tác chuẩn bị: - Cần chuẩn bị đầy đủ vật t-, trang thiết bị phục vụ thi công. Quá trình thi công móng liên quan nhiều đến điều kiện địa chất, thuỷ văn, thi công phức tạp và hàm chứa nhiều rủi ro. Vì thế đòi hỏi công tác chuẩn bị kỹ l-ỡng và nhiều giải pháp ứng phó kịp thời và các tình huống có thể xảy ra. Công tác chuẩn bị cho thi công bao gồm một số nội dung chính sau: - Kiểm tra vị trí lỗ khoan, các mốc cao độ. Nếu cần thiết có thể đặt lại các mốc cao độ ở vị trí mới không bị ảnh h-ởng bởi quá trình thi công cọc. - Chuẩn bị ống vách, cốt thép lồng cọc nh- thiết kế. Chuẩn bị ống đổ bê tông d-ới n-ớc. - Thiết kế cấp phối bê tông, thí nghiệm cấp phối bê tông theo thiết kế, điều chỉnh cấp phối cho phù hợp với c-ờng độ và điều kiện đổ bê tông d-ới n-ớc. Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 129 - Dự kiến khả năng và ph-ơng pháp cung cấp bê tông t-ơi liên tục cho thi công đổ bê tông d-ới n-ớc. - Chuẩn bị các lỗ chừa sẵn tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra chất l-ợng cọc khoan sau này. I.4.1 2. Công tác khoan tạo lỗ: I.4.1.1 2.1. Xác định vị trí lỗ khoan: - Định vị cọc trên mặt bằng cần dựa vầo các mốc đ-ờng chuẩn toạ độ đ-ợc xác định tại hiện tr-ờng. Sai số cho phép của lỗ cọc không đ-ợc v-ợt quá các giá trị sau: Sai số đ-ờng kính cọc: 5% Sai số độ thẳng đứng : 1% Sai số về vị trí cọc: 10cm Sai số về độ sâu của lỗ khoan : ±10cm I.4.1.2 2.2. Yêu cầu về gia công chế tạo lắp dựng ống vách: - ống vách phải đ-ợc chế tạo nh- thiết kế. Bề dày ống vách sai số không quá 0.5mm so với thiết kế. ống vách phải đảm bảo kín n-ớc ,đủ độ cứng.Tr-ớc khi hạ ống vách cần phải kiểm tra nghiệm thu chế tạo ống vách. - Khi lắp dựng ống vách cần phải có giá định h-ớng hoặc máy kinh vĩ để đảm bảo đúng vị trí và độ nghiêng lệch. - ống vách có thể đ-ợc hạ bằng ph-ơng pháp đóng, ép rung hay kết hợp với đào đất trong lòng ống. I.4.1.3 2.3. Khoan tạo lỗ: - Máy khoan cần đ-ợc kê chắc chắn đảm bảo không bị nghiêng hay di chuyển trong quá trình khoan. - Cho máy khoan quay thử không tải nếu máy khoan bị xê dịch hay lún phải tìm nguyên nhân xử lí kịp thời. - Nếu cao độ n-ớc sông thay đổi cần phải có biện pháp ổn định chiều cao cột n-ớc trong lỗ khoan. - Khi kéo gầu lên khỏi lỗ phải kéo từ từ cân bằng ổn định không đ-ợc va vào ống vách. - Phải khống chế tốc độ khoan thích hợp với địa tầng, trong đát sét khoan với tốc độ trung bình, trong đất cát sỏi khoan với tốc độ chậm. - Khi chân ống vách chạm mặt đá dùng gầu lấy hết đất trong lỗ khoan, nếu gặp đá mồ côi hay mặt đá không bằng phẳng phải đổ đất sét kẹp đá nhỏ đầm cho bằng phẳng hoặc cho đổ một lớp bê tông d-ới n-ớc cốt liệu bằng đá dăm để tạo mặt phẳng cho búa đập hoạt động. Lúc đầu kéo búa với chiều cao nhỏ để hình thành lỗ ổn định, tròn thẳnh đứng, sau đó có thể khoan bình th-ờng. - Nếu sử dụng dung dịch sét giữ thành phải phù hợp với các qui định sau : - Độ nhớt của dung dịch sét phải phù hợp với điều kiện địa chất công trình và ph-ơng pháp sử dụng dung dịch.Bề mặt dung dịch sét trong lỗ cọc phải cao hơn mực n-ớc ngầm 1,0m trở lên. Khi có mực n-ớc ngầm thay đổi thì mặt dung dịch sét phải cao hơn mực n-ớc ngầm cao nhất là 1,5m. - Trong khi đổ bê tông , khối l-ợng riêng của dung dịch sét trong khoảng 50 cm kể từ đáy lỗ <1,25T/m3, hàm l-ợng cát <=6%, độ nhớt <=28 giây. Cần phải đảm bảo chất l-ợng dung dịch sét theo độ sâu của từng lớp đất đá, đảm bảo sự ổn định thành lỗ cho đến khi kết thúc việc đổ bê tông. Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 130 I.4.1.4 2.4. Rửa lỗ khoan : - Khi đã khoan đến độ sâu thiết kế tiến hành rửa lỗ khoan, có thể dùng máy bơm chuyên dụng hút mùn khoan từ đáy lỗ khoan lên . Cũng có thể dùng máy nén khí để đ-a mùn khoan lên cho đến khi bơm ra n-ớc trong và sạch. Chọn loại máy bơm, quy cách đầu xói phụ thuộc vào chiều sâu và vật liệu cần xói hút. - Nghiêm cấm việc dùng ph-ơng pháp khoan sâu thêm thay cho công tác rửa lỗ khoan. I.4.1.5 2.5. Công tác đổ bê tông cọc: - Đổ bê tông cọc theo ph-ơng pháp ổng rút thẳng đứng. - Một số yêu cầu của công tác đổ bê tông cọc: + Bê tông phải đ-ợc trộn bằng máy. Khi chuyển đến công tr-ờng phải đ-ợc kiểm tra độ sụt và độ đồng nhất. Nếu dùng máy bơm bê tông thì bơm trực tiếp bê tông vào phễu của ống dẫn. + Đầu d-ới của ống dẫn bê tông cách đáy lỗ khoan khoảng 20-30 cm. ống dẫn bê tông phải đảm bảo kín khít. + Độ ngập sâu của ống dẫn trong bê tông không đ-ợc nhỏ hơn 1,2m và không đ-ợc lớn hơn 6m. + Phải đổ bê tông liên tục, rút ngắn thời gian tháo ông dẫn, ống vách để giảm thời gian đổ bê tông . + Khi ống dẫn chứa đầy bê tông phải đổ từ từ tránh tạo thành các túi khí trong ống dẫn. + Thời gian ninh kết ban đầu của bêtong không đ-ợc sớm hơn toàn bộ thời gian đúc cọc khoan nhồi. Nếu cọc dài , khối l-ợng bê tông lớn có thể cho thêm chất phụ gia chậm ninh kết. + Đ-ờng kính lớn nhất của đá dùng để đổ bê tông không đ-ợc lớn hơn khe hở giữa hai thanh cốt thép chủ gần nhau của lồng thép cọc. I.4.1.6 2.6. Kiểm tra chât l-ợng cọc khoan nhồi: - Kiểm tra bê tông phải đ-ợc thực hiện trong suốt quá trình của dây chuyền đổ bê tông d-ới n-ớc. - Các mẫu bê tông phải đ-ợc lấy từ phễu chứa ống dẫn để kiểm tra độ linh động, độ nhớt và đúc mẫu kiểm tra c-ờng độ. + Trong quá trình đổ bê tông cần kiểm tra và ghi nhật ký thi công các số liệu sau : + Tốc độ đổ bê tông + Độ cắm sâu của ống dẫn vào vữa bê tông . + Mức vữa bê tông dâng lên trong hố khoan. 3. Thi công vòng vây cọc ván thép: - Trình tự thi công cọc ván thép: + Đóng cọc định vị + Liên kết thanh nẹp với cọc định vị thành khung vây. + Xỏ cọc ván từ các góc về giữa. + Tiến hành đóng cọc ván đến độ chôn sâu theo thiết kế. Th-ờng xuyên kiểm tra để có biện pháp xử lí kịp thời khi cọc ván bị nghiêng lệch. Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 131 4. Công tác đào đất bằng xói hút : - Các lớp đất phía trên mặt đều là dạng cát, sét nên thích hợp dùng ph-ơng pháp xói hút để đào đất nơi ngập n-ớc. - Tiến hành đào đất bằng máy xói hút. Máy xói hút đặt trên hệ phao chở nổi. Khi xói đến độ sâu cách cao độ thiết kế 20-30cm thì dừng lại, sau khi bơm hút n-ớc tiến hành đào thủ công đến cao độ đáy móng để tránh phá vỡ kết cấu phía d-ới. Sau đó san phẳng, đầm chặt đổ bê tông bịt đáy. 5. Đổ bê tông bịt đáy : I.4.1.7 5.1. Trình tự thi công: - Chuẩn bị ( vật liệu, thiết bị...) - Bơm bêtông vào thùng chứa. - Cắt nút hãm - Nhấc ống đổ lên phía trên - Khi nút hãm xuống tới đáy, nhấc ống đổ lên để nút hãm bị đẩy ra và nổi lên. Bê tông phủ kínđáy. Đổ liên tục. - Kéo ống lên theo ph-ơng thẳng đứng, chỉ đ-ợc di chuyển theo chiều đứng. - Đến khi bê tông đạt 50% c-ờng độ thì bơm hút n-ớc và thi công các phần khác. I.4.1.8 5.2. Nguyên tắc và yêu cầu khi đổ bê tông: - Nguyên tắc và yêu cầu khi đổ bê tông bịt đáy. - Bêtông t-ơi trong phễu tụt xuống liên tục, không đứt đoạn trong hố móng ngập n-ớc d-ới tác dụng của áp lực do trọng l-ợng bản thân. ống chỉ di chuyển theo chiều thẳng đứng, miệng ống đổ luôn ngập trong bê tông tối thiểu 0.8m. - Bán kính tác dụng của ống đổ R=3.5m - Đảm bảo theo ph-ơng ngang không sinh ra vữa bê tông quá thừa và toàn bộ diện tích đáy hố móng đ-ợc phủ kín bêtông theo yêu cầu. - Nút hãm: khít vào ống đổ, dễ xuống và phải nổi. Bêtông: +Có mác th-ờng cao hơn thiết kế một cấp + Có độ sụt cao: 16 - 20cm. + Cốt liệu th-ờng bằng sỏi cuội. - Đổ liên tục, càng nhanh càng tốt. - Trong quá trình đổ phải đo đạc, kĩ l-ỡng. I.4.1.9 5.3. Tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy: a) Các số liệu tính toán: Xác định kích th-ớc đáy hố móng: Đơn vị (cm) Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 132 5 0 0 3 0 0 300 300 100 1 0 0 1 0 0 100 bệ trụ hố móng 7 0 0 1000800 Ta có : L= 8 + 2 = 10 m B = 5 + 2 =7 m Gọi hb :là chiều dày lớp bê tông bịt đáy . t :là chiều sâu chôn cọc ván ( t 2m ) 2 0 0 20 20 1 5 0 250 5 0 0 800 7046070 300300 2 0 0 180 mặt cắt tại trụ t1 160 3 0 0 90 7 5 7 5 230 90909090 230 160 500 300 230230 225 mặt bên trụ t1 300 300 100 100 1 8 0 9 4 0 9 4 0 1 0 0 1 0 0 800 100 100 100 115 115 50 5 0 50 50 50 50 50 5 0 I II I II Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 133 Xác định kích th-ớc vòng vây cọc ván ta lấy rộng về mỗi phía của bệ cọc là 1 m. Cọc ván sử dụng là cọc ván thép . Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 134 Sơ đồ bố trí cọc ván nh- sau: h b t -0.25m -2.3m 0.5M h b) Tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy: a.*Điều kiện tính toán: áp lực đẩy nổi của n-ớc phải nhỏ hơn ma sát giữa bê tông và cọc + trọng l-ợng của lớp bê tông bịt đáy. )..(......... 2211 bnbbbb hHmhukhuhn bh m mukun H nb n 1 ...... .. 2211 Trong đó : H : Khoảng cách MNTC tới đáy đài = 2.05 m hb : Chiều dầy lớp bê tông bịt đáy m = 0,9 hệ số điều kiện làm việc. n = 0,9 hệ số v-ợt tải. b : Trọng l-ợng riêng của bê tông bịt đáy b = 2,4T/m2. n : Trọng l-ợng riêng của n-ớc n =1 T/m2. u2: Chu vi cọc = 3,14x1 = 3,14 m 2 : Lực ma sát giữa bê tông bịt đáy và cọc 2 = 4T/m 2. k: Số cọc trong móng k =6 (cọc) : Diện tích hố móng. (Mở rộng thêm 1m ra hai bên thành để thuận lợi cho thicông) = 10 x 7 = 70 m2 . 1 : Lực ma sát giữa cọc ván với lớp bê tông: 1 = 3T/m 2. u1: Chu vi t-ờng cọc ván =(10 + 7) x 2 = 34 m Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 135 bh mm xxxxxx xx 1635.0 1709,0).414,363344,2709,0( 7005.21 Vậy ta chọn hb=2 m b. c. d.* Kiểm tra c-ờng độ lớp bê tông bịt đáy: - Xác định hb theo điều kiện lớp bê tông chịu uốn. - Ta cắt ra 1 dải có bề rộng là 1m theo chiều ngang của hố móng để kiểm tra. - Coi nh- dầm đơn giản nhịp l = 7m. - Sử dụng bê tông mác 200 có Ru = 65 T/m 2. - Tải trọng tác dụng vào dầm là q (t/m) q = Pn – qbt = n.(H+hb ) – hb. bt q = 1.(2.05 + hb) - 2,4.hb = 2.05 - 1,4.hb + Mô men lớn nhất tại tiết diện giữa nhịp là : Mmax = b b h hlq .575.86.12 8 7)..4,105.2( 8 . 22 + Mômen chống uốn : W = 66 .1 6 . 222 bb hhhb + Kiểm tra ứng suất : max = 65 )575.86.12.(6 2 max b b h h W M T/m2 Ta có ph-ơng trình bậc hai: 06.7545.51.65 2 bb hh Giải ra ta có: hb = 1,32 m > 1m Vậy chọn chiều dày lớp bê tông bịt đáy hb = 1,5 m làm số liệu tính toán. I.4.1.10 5.4. Tính toán cọc ván thép: a. Tính độ chôn sâu cọc ván: - Khi đã đổ bê tông bịt đáy xong, cọc ván đ-ợc tựa lên thành bê tông và thanh chống (có liên kết) nên cọc ván lật xoay quanh điểm O Đất d-ới đáy móng: Cát mịn : 0=1.6 (T/m 2); tt=350 . Hệ số v-ợt tải n1=1.2 đối với áp lực chủ động. Hệ số v-ợt tải n2=0.8 đối với áp lực bị động. Hệ số v-ợt tải n3=1.0 đối với áp lực n-ớc. Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 136 Sơ đồ tính độ chôn sâu cọc ván: -0.3m2 .0 0.5m cđtn= +1.26m t h n = 2 .0 5 m h = 4 .0 6 m d P1 P2 P3 P6 P7 P4 P5 0.5m mntc= -0.25m P3 -2.3m Hệ số áp lực đất chủ động và bị động xác định theo công thức sau: Chủ động: Ka = tg 2(450- /2) = tg2(450-350/2) = 0.27 Bị động: Kb = tg 2(450+ /2) = tg2(450 + 350/2) = 1.92 - Trọng l-ợng đơn vị , của đất d-ới mực n-ớc sẽ tính toán nh- sau: n, = 2-1.0 =1 (T/m2) - áp lực do n-ớc: P1 = 0,5* n*H 2 n =0,5*2.05 2 = 2.1 (T) P2 = n* Hn*t =2.05 *t (T) - áp lực đát chủ động: P3 = Ka*n1.* 0,5*H 2 , = 0.27*1, 2*0.5* 4.062 *1 =2.67 (T) P4 = (d+0.5)(t – d) ' b Ka n1 =( 1.5 + 0.5)( t - 1.5)x 0.27x 1.2 = 0.648( t -1.5) ( T ) P5 = 0.5( t - d ) 2 ' Ka n1 = 0.5 ( t – 1.5) 2x 0.27 x 1.2 = 0.162(t – 1.5)2 (T) - áp lực đất bị động P6=H.t. ,.Kb.n2 = 4.06 x t x 1 x 1.92 x 0.8 = 6.236 t (T). P7 = 0,5.t 2. . Kb.n2 = 0.5xt2x1x1.92x0.8 = 0.768 t2 (T) Ph-ơng trình ổn định lật sẽ bằng : 3 1 nHP + 3 3 H P + 2 4 dt P + 3 2 5 dt P = ( 2 2 t P + 2 6 t P + 3 2 7 t P )x 0.95 (1) thay các số liệu trên vào ph-ơng trình (1) ta có ph-ơng trình : Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 137 1.435+3.6134+0.324*t2- 0.729+0.108t3- 0.243t2+0.18224=0.4864t3 +4.143t2 0.3784t3 + 4.062t2 -4.5 = 0 Giải ph-ơng trình bậc 3 ta có: t = 1.0064 m . Để an toàn chọn : t = 2 m Chiều dài cọc ván chọn: LCọC VáN = 4.06 + 2 + 0.5 = 6.56m Chọn L =7 m. 2. Chọn cọc ván thoả mãn yêu cầu về c-ờng độ: Sơ đồ tính toán cọc ván coi nh- 1 dầm giản đơn với 2 gối là điểm 0 và điểm neo thanh chống: 2 .0 0.5m mntc=-0.25 t= 2 m hn=2.05m h = 4 .0 6 m dd 0q nq 0.5m CDTN= +1.26m * Tính toán áp lực ngang: áp lực ngang của n-ớc : Pn = n. H1 = 1x2.05= 2.05(t/m) áp lực đất bị động : Pd = đn.H1. tg 2 (450 - /2). => Pd = 1,5x4.06xtg 2(450 – 17.50) =1.65(t/m) a.Tại vị trí có Q=0 thì mômen M lớn nhất: Tìm Mmax : 4.06m Pn Pd BA RA RB Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 138 Theo sơ đồ : 3 06.4*2 * 2 06.4 * 3 06.4*2 * 2 06.4 *06.40 dnAB PPRM )(33.20 3 06.4 ).05.265.1( 3 45.5 ).( 22 TPPR ndA 3 06.4*2 06.4* 2 06.4 *)(06.40 dnBA PPRM )(5.2 3 06.4*2 06.4* 2 06.4 * 06.4 05.265.1 TRB Giả sử vị trí Q=0 nằm cách gối một đoạn 0 < x < 5.45m Ta có: 3 ).(2 . 2 ).( 2 . 2 )( .).( 1 2 1 xHxhqxqq xRxHRM xxABX (1) Với : 1 1 ).( H xHq qx , )/(7.305.265.1 mTppq dn . (1) 3 )( . ).( ).(.).( 2 1 1 1 1 2 1 1 1 xH H xHq H x xH H q qxRxHR AB (2) Thay số vào (2 )ta có ph-ơng trình bậc 3: XM =0.59x 3+ 2.87x2 -8.49x + 35.24(1) 049.874.577.10 2 xx dx Md X Giải ph-ơng trình trên ta có: x1= 1.1 ; x2= - 4.3 Chọn x = 3 làm trị số để tính, ta có: MMax= 20.1Tm Kiểm tra: Công thức : ycW M max Ru = 2000 kG/cm 2 . + Với cọc ván thép laxsen IV dài L = 7 m, có W = 2200 cm3. Do đó )/(1.909 2200 10.20 2 5 cmkG Ru = 2000 (kG/cm 2 ). I.4.1.11 5.5. Tính toán nẹp ngang : Nẹp ngang đ-ợc coi nh- dầm liên tục kê trên các gối chịu tải trọng phân bố đều: + Các gối là các thanh chống với khoảng cách giữa các thanh chống là: l = 2 - 3m : Theo chiều ngang. Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 139 l1 = 3 m : Theo chiều dọc. + Tải trọng tác dụng lên thanh nẹp là phản lực gối RB tính cho 1m bề rộng. RB = 2.5 T Sơ đồ tính : 2000 2000 20003000 2 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 q = R = 2 .5 T 2 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 3000 2000 Mômen lớn nhất Mmax đ-ợc tính theo công thức gần đúng sau : Mmax = 25.2 10 35.2 10 . 22 xlq (Tm). Chọn tiết diện thanh nẹp theo công thức : ycW M max max Ru = 2000 (kg/cm 2 ) u yc R M W max = 2000 1025.2 5x =112.5 cm3. Chọn thanh nẹp ngang định là thép chữ I có: Wx = 112.5 cm 3. < Wyc I.4.1.12 5.6. Tính toán thanh chống: Thanh chống chịu nén bởi lực tập trung. Lực phân bố tam giác: 7.305.265.1dn ppq (T) + Phản lực tại A lấy mô men đối với điểm B: 3 . . 2 ..0 2 HH qLRM BA (L2 = H =4.06m) Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 140 )(5.2 3*2 06.4*7.3 3*2 . 3 . . 2 2 T hqH L qH RB RB= B = 2.5 (T) + Duyệt thanh chịu nén: ngF A . Với lo = 2.l1 = 6m (chiều dài thanh chịu nén) Ta có: 34,12 6,46 7080 ngF I i Chọn nẹp đứng có: I =7080 cm4 Fng = 46,5 cm 2 62.48 34,12 6000 i l 81,0 100 62.48 .8,01 100 .8,01 22 )/(233 5.46*81.0 10*8.8 . 2 3 cmkG F A ng Với : )/(1700)/(233 22 cmkGcmkG nen Thanh chống đạt yêu cầu 6. Bơm hút n-ớc: Do có cọc ván thép và bê tông bịt đáy nên n-ớc không thấm vào hố móng trong quá trình thi công, chỉ cần bố trí máy bơm để hút hết n-ớc còn lại trong hố móng. Dùng 2 máy bơm loại C203 hút n-ớc từ các giếng tụ tạo sự khô ráo cho bề mặt hố móng. 7. Thi công đài cọc: - Tr-ớc khi thi công đài cọc cần thực hiện một công việc có tính bắt buộc đó là nghiệm thu cọc, xem xét các nhật ký chế tạo cọc, nghiệm thu vị trí cọc, chất l-ợng bê tông và cốt thép của cọc. - Tiến hành đập đầu cọc. - Dọn dẹp vệ sinh hố móng. - Lắp dựng ván khuôn và bố trí các l-ới cốt thép. - Tiến hành đổ bê tông bằng ống đổ. - Bảo dưỡng bê tông khi đủ f’C thì tháo dỡ ván khuôn. Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 141 IV. Thi công trụ: Các kích th-ớc cơ bản của trụ và đài nh- sau: 2 0 0 1 5 0 250 5 0 0 800 7046070 300300 2 0 0 180 mặt cắt tại trụ t1 160 3 0 0 90 7 5 7 5 230 909090 160 500 300 90 230230230 225 mặt bên trụ t1 300 300 100 100 1 8 0 9 4 0 9 4 0 1 0 0 1 0 0 800 100 100 100 115 115 50 5 0 50 50 50 50 50 5 0 I II I II - 1. Yêu cầu khi thi công: - Theo thiết kế kỹ thuật trụ thiết kế là trụ đặc bê tông toàn khối, do đó công tác chủ yếu của thi công trụ là công tác bê tông cốt thép và ván khuôn. - Để thuận tiện cho việc lắp dựng ván khuôn ta dự kiến sử dụng ván khuôn lắp ghép. Ván khuôn đ-ợc chế tạo từng khối nhỏ trong nhà máy đ-ợc vận chuyển ra vị trí thi công, tiến hành lắp dựng thành ván khuôn. - Công tác bê tông đ-ợc thực hiện bởi máy trộn C284-A công suất 40 m3/h, sử dụng đầm dùi bê tông bán kính tác dụng R = 0.75m. 2. Trình tự thi công nh- sau: - Chuyển các khối ván khuôn ra vị trí trụ,lắp dựng ván khuôn theo thiết kế. Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 142 - Đổ bê tông vào ống đổ, tr-ớc khi đổ bê tông phải kiểm tra ván khuôn lại một lần nữa, bôi dầu lên thành ván khuôn tránh hiện t-ợng dính kết bê tông vào thành ván khuôn sau này. - Đổ bê tông thành từng lớp dầy 40cm, đầm ở vị trí cách nhau không quá 1.75R, thời gian đầm là 50 giây một vị trí, khi thấy n-ớc ximăng nổi lên là đ-ợc.Yêu cầu khi đầm phải cắm sâu vào lớp cũ 4 -5cm, đổ đầm liên tục trong thời gian lớn hơn 4h phải đảm bảo độ toàn khối cho bê tông tránh hiện t-ợng phân tầng. - Bảo d-ỡng bê tông :Sau 12h từ khi đổ bê tông có thể t-ới n-ớc, nếu trời mát t-ới 3-4 lần/ngày, nếu trời nóng có thể t-ới nhiều hơn. Khi thi công nếu gặp trời m-a thì phải có biện pháp che chắn. - Khi cường độ đạt 55%f’c cho phép tháo dỡ ván khuôn. Quá trình tháo dỡ ngược với quá trình lắp dựng. 3. Tính ván khuôn trụ: I.4.2 3.1 . Tính ván khuôn đài trụ. - Đài có kích th-ớc : a b h = 8 x 5 x 2 (m). - áp lực tác dụng lên ván khuôn gồm có: + áp lực bê tông t-ơi. + Lực xung kích của đầm. Chọn máy trộn bê tông loại C284-A có công suất đổ Q= 40m3/h. Và đầm dùi có bán kính tác dụng là 0,75m. Diện tích đài: 8 x 5 = 40 m2. Sau 4h bê tông đó lên cao đ-ợc: z )(75.0)(4 40 4404 mm F Q h Giả sử dùng ống vòi voi để đổ lực xung kích 0,4T/m2. áp lực ngang tác dụng lên ván khuôn là: + Do áp lực ngang của bê tông t-ơi: q1 = 400 (Kg/m 2 ) = 0.4 (T/m 2 ) ,n = 1.3 + Lực xung kích do đầm bê tông: h > 0,75 m nên q2 23 /18001075.04.2 mKg Biểu đồ áp lực thay đổi theo chiều cao đài nh-ng để đơn giản hóa tính toán và thi công ta coi áp lực phân bố đều: qtc= )/(25.1671 4 440045.21800 2 75.01800 2mkg qtt =1.3 1671.25=2172.62 (kg/m2 ) 7 5 4 0 0 c m 3 2 5 q2 q 1 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 143 Chọn ván khuôn trụ nh- sau: Nẹp đứng 16x16cm Thanh căng 14 Ván khuôn đứng 20x4cm Nẹp ngang 12x14cm 8 0 8 0 150 150 2 0 2 0 4 161616 4 20 20 1 6 1 6 I.4.3 3.2. Tính ván đứng: Tính toán với 1m bề rộng của ván Sơ đồ tính toán: 1m 8080 q 0 .0 4 m Mômen uốn lớn nhất: Mmax= 139 10 8.062,2172 10 22ql kgm Kiểm tra theo điều kiện nén uốn của ván : uR W Mmax Với 6 04.01 6 22b W =0,000267 (m3) => = 000267.0 10139 4 = 52.06 (kg/cm2) < Ru = 130 (kg/cm 2) => Thoả mãn điều kiện chịu lực Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 144 Kiểm tra độ võng : f = 250384 5 4 l EJ ql Trong đó : - E : môđun đàn hồi của gỗ Edh= 90.000 (kg/cm 2) - l : chiều dài nhịp tính toán l = 80 cm - J : mômen quán tính 1m rộng ván khuôn 12 04.01 12 33b J = 5.33x10-6 (m4) = 533 (cm4) - q là tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ván khuôn. q = 16.71 (kg/cm) => f = 533109384 8071.165 4 4 x x =0.185cm < 250 80 = 0.32cm =>Vậy đảm bảo yêu cầu về độ võng. I.4.4 3.3. Tính nẹp ngang: - Nẹp ngang đ-ợc tính toán nh- 1 dầm liên tục kê trên các gối là các thanh nẹp đứng. - Tải trọng tác dụng lên ván đứng rồi truyền sang nẹp ngang. - Với khoảng cách nẹp ngang lớn nhất là 1.5m ta quy đổi tải trọng từ ván đứng sang nẹp ngang. qnẹp ngang = q tt l1 = 2172.62 x 0.8 = 1738.1 (Kg/m) Sơ đồ tính: + Mômen lớn nhất trong nẹp ngang: kgm ql M 07.391 10 5.11.1738 10 22 max + Chọn nẹp ngang kích th-ớc (12 14cm) 3 22 392 6 1412 6 . cm h W + Kiểm tra ứng suất: 22 /130/76.99 392 39107 cmkgcmkg W M + Duyệt độ võng: JE lq f . . . 48 1 3 2 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 145 4 33 2744 12 1412 12 . cm hb J mkGlqq tcvong /8.13368.01671. 1 cmcm xJE lq f 6,0 250 150 0038,0 2744109 150368.13 . 48 1 . . . 48 1 4 33 2 Kết luận : nẹp ngang đủ khả năng chịu lực I.4.5 3.4. Tính nẹp đứng: - Nẹp đứng đ-ợc tính toán nh- 1 dầm đơn giản kê trên 2 gối, chịu lực tập trung đặt ở giữa nhịp do tải trọng từ nẹp ngang truyền xuống Ptt= 15.26075.11.17382lq (kg) + Sơ đồ tính toán: 8080 p 1 6 16 + Mômen: Kgm lP M 24.695 6 6.115.2607 6 . max + Chọn nẹp đứng kích th-ớc (16x16) cm: 2 22 7.682 6 1616 6 cm h W + Kiểm tra ứng suất: 22 /130/101 7.682 69524 cmkgcmkg W M + Duyệt độ võng: JE lq f ..48 . 3 4 33 5461 12 1616 12 . cm hb J mkGxxlqq tcvong /2.20055.18.13362 cmcm xJE lq f 4,0 400 160 00348,0 546110948 16005.20 ..48 . 4 33 Kết luận : nẹp đứng đủ khả năng chịu lực I.4.6 3.5. Tính thanh căng: - Lực trong dây căng : R = ( p + q )l2 x l1 = (200+1800)x0.8x1.5 = 2400Kg Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 146 - Khoảng cách thang căng: c = 1.5m - Dùng thăng căng là thép CT3 có R = 1900kg/cm2. Diện tích yêu cầu 2263.1 1900 2400 cm R S F Dùng thanh căng 14 có F = 1.54 cm2 I.4.7 3.6. Tính toán gỗ vành l-ợc: - áp lực phân bố của bê tông lên thành ván: pbt = 2.4 0.75=1.8(T/m 2) - áp lực ngang do đầm bê tông: pđ = 0.2T/m 2 - Tải trọng tổng hợp tính toán tác dụng lên ván: 13005.03.1)2.08.1(5.03.1)( dtxv ppq Kg/m 2 - Lực xé ở đầu tròn : 1950 2 31300 2 Dq T tt v (Kg) - Tính toán vành l-ợc chịu lực kéo T: + Kiểm tra theo công thức: kR F T Trong đó: F: diện tích đã giảm yếu của tiết diện vành l-ợc Rk : c-ờng độ chịu kéo của gỗ vành l-ợc Rk = 100kg/cm 2 => F= b. 250.19 100 1950 cm R T k Từ đó chọn tiết diện gỗ vành l-ợc : cm4 ,b=12cm. Có F= 4x12=48cm2 I.5 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 147 I.6 CHƯƠNG 2 : THI CÔNG KếT CấU NHịP I.7 I. Yêu cầu Chung: - Sơ đồ cầu gồm 7 nhịp :(7*31)m - Chọn tổ hợp giá lao cầu để thi công lao lắp dầm . -Với nội dung đồ án thi công nhịp 31m , mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm T chiều cao dầm H = 1.65m, khoảng cách giữa các dầm S = 2.3m I.8 II. Tính toán sơ bộ giá lao nút thừa: Các tổ hợp tải trọng đ-ợc tính toán xem xét tới sao cho giá lao nút thừa đảm bảo ổn định, không bị lật trong quá trình di chuyển và thi công lao lắp, đồng thời đảm bảo khả năng chiu lực - Tr-ờng hợp 1: Tổ hợp tải trọng bao gồm trọng l-ợng bản thân giá lao nút thừa.Trong quá trình di chuyển giá nút thừa bị hẫng ở vị trí bất lợi nhất. Phải kiểm tra tính toán ổn định trong tr-ờng hợp này. - Tr-ờng hợp 2: Tổ hợp tải trọng tác dụng bao gồm trọng l-ợng bản thân gía lao nút thừa và trọng l-ợng phiến dầm. Trong quá trình lao lắp cần tính toán ổn định các thanh biên dàn 1. Xác định các thông số cơ bản của giá lao nút thừa: - Chiều dài giá lao nút thừa : L1 = 2/3 Ldầm = 23.3 m L2 = 1.1 Ldầm = 1.1x35 = 38.5m chọn L2 = 39 m. - Chiều cao chọn h1 = 4 m, h2 = 6 m Sơ đồ giá lao nút thừa L2=38.5mL1=23.3m CBA 2m h2=6mh1=4m 2m 0.3 ? X e lao dầmđối trọng ? - Trọng l-ợng giá lao nút thừa trên 1 m dài = 1.25T/m - Trọng l-ợng bản thân trụ tính từ trái sang phảI là : G1 = 0.5 T ; G2 = 0.6 T - Trọng l-ợng bản thân trụ phụ đầu nút thừa : G3 = 0.5 T khi tổ hợp giá lao cầu di chuyển từ nhịp này sang nhịp khác trụ phụ của giá lao cầu chuẩn bị hạ xuống mũ trụ . Khi đó dầm tự hẫng Sơ đồ xác định đối trọng P nh- sau: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 148 q=1,25(T/m) P+G1=P+0,5(T) G3=0,5(T)G2=0,6(T) CBA L2 =38.5mL1=23.3m 2. Kiểm tra điều kiện ổn định của giá lao nút thừa quay quanh điểm B: Ta có M1 ≤ 0.8 Mcl (1) + M1= G3 x L2 + qxL2xL2/2 = 0.5x38.5 + 1.25x38.5 2/2 = 697(T.m) + Mcl = (P+ 0.5) x L1 + qxL 2 1/2 = (P+0.5)x23.3 + 1.25x 23.3 2/2 =23.3P+260(T.m) Thay các dữ kiện vào ph-ơng trình (1) ta có : 697 ≤ 0.8 x (23.3P + 260) P 30.56 T chọn P = 31 T - Xét mômen lớn nhất tại gối B : MB = 697 (T.m) - Lực dọc tác dụng trong các thanh biên : Nmax = 2 697max h M B = 348.5 T (h=2 chiều cao dàn) * Kiểm tra điều kiện ổn định của thanh biên: )/(1900 * 2 0 cmkgR F N Trong đó : N là lực dọc trong thanh biên N = 348.5 T : hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh với = l0 / r min : l0 chiều dàI tính toán theo hai ph-ơng làm việc = 2 m Chọn thanh biên trên dàn đ-ợc gép từ 4 thanh thép góc (250x160x18) (M201) Diện tích : F = 4 x 71.1= 284.4 cm2 Bán kính quán tính rx = 7.99, ry = 4.56 chọn rmin = ry = 4.56 cm 56.4 200 min 0 max r l = 43.86 : Tra bảng có = 0.868 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Khoa cầu đ-ờng Phần 1: Thiết kế cỏ sở phần1: Thiết kế cơ sở GVHD:Th.s. phạm văn thái – K.s trần anh tuấn SV : Đỗ thị minh thoan - 100459 trang: 149 Thay vào công thức : max = F N * = 4,284*868,0 348500 = 1411.7 (kG/cm2) Vậy max ≤ R = 1900 Kg/cm 2 đảm bảo. I.9 III. Trình tự thi công kết cấu nhịp: - Lắp dựng tổ hợp giá lao nút thừa, lắp dựng hệ thống đ-ờng ray của tổ hợp giá lao nút thừa và xe goòng vận chuyển - Di chuyển tổ hợp giá lao nút thừa đến vị trí trụ T1 - Đánh dấu tim dầm, sau đó vận chuyển dầm BTCT bằng xe goòng ra vị trí sau mố để thực hiện lao lắp dầm ở nhịp 1 - Vận chuyển dầm đến tổ hợp giá lao nút thừa dùng balăng , kích nâng dầm và kéo về phía tr-ớc ( vận chuyển dầm theo ph-ơng dọc cầu) - Khi dầm đến vị trí cần lắp đặt dùng hệ thống bánh xe và balăng xích đặt lên 2 dầm ngang của tổ hợp giá lao nút thừa, di chuyển dầm theo ph-ơng ngang cầu và đặt vào vị trí gối cầ - Trong quá trình đặt dầm xuống gối cầu phải th-ờng xuyên kiểm tra hệ thống tim tuyến dầm và gối càu. Công việc lao lắp dầm đ-ợc thực hiện thứ tự từ ngoài vào trong - Sau khi lắp xong toàn bộ số dầm trên nhịp 1 tiến hành liên kết tạm chúng với nhau và di chuyển giá lao để lao lắp nhịp tiếp theo. Trình tự thi công lao lắp tiến hành tuần tự nh- nhịp 1 - Sau khi lao lắp xong toàn bộ cầu thì tiến hành lắp đặt ván khuôn,côt thép đổ bêtông mối nối và dầm ngang - Lắp đặt ván khuôn , cốt thép thi công gờ chắn xe , làm khe co giãn các lớp mặt đ-ờng và lan can