Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
MỤC LỤC
Phần mở đầu………………………………………………………………
Trang:3
Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ
ÁN………………………………………3
Chương II: CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH………
…………4
Phần một : Thiết kế sơ
bộ……………………………………………………… 6
Chương I: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ RA CÁC
GIẢI PHÁP KẾT
CẤU……………………………………………………………………7
Chương II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ
……………………………….9
Chương III: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DỰ ỨNG
LỰC… 13
I.Tính toán các hạng mục công
trình……………………………………….13
II. Tính khối lượng các bộ phận trên
cầu………………………………… 18
III.Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ
………………………………… 19
IV. Tính toán nội lực dầm
chủ…………………………………………… 31
V. Tổ hợp nội lực và tính cốt thép cho
dầm…………………………… 35
VI. Kiểm toán các tiết diện đặc biệt của dầm chủ theo mômen ở TTGH

ÁN………………………………… 91
Phần hai : Thiết kế kỹ
thuật…………………………………………………… 93
Chương I : THIẾT KẾ BẢN MẶT
CẦU………………………………………… 94
I. Tính chất vật liệu
………………………………………………………94 II. Bố trí chung
mặt cắt ngang cầu …………………………………………95 III. Xác
định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (TCN 4.6.2.6)……………….95
IV. Tính toán bản mặt cầu
………………………………………………….96
Chương II : THIẾT KẾ DẦM
CHỦ…………………………………………… 110
I. Tính toán nội lực tác dụng lên dầm chủ ……………………………
110 II Nội lực trong các dầm
SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 4
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
………………………………………………113 III Chọn và bố trí cáp
dự ứng lực ………………………………………121 IV Đặc trưng hình
học của tiết diện ……………………………………123 V Tính toán
các mất mát ứng suất………………………………………126 VI.
Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn cường độ I
……………… 131
VII. Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng
……………………136
Phần ba : Thi công…… ………………………………………
…141 Chương I : THIẾT KẾ THI CÔNG

PHẦN MỞ ĐẦU
Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG V23
Các số liệu ban đầu
I.1 Địa hình: Sông V23 nằm ở vùng đồng bằng duyên hải thuộc tỉnh Quảng
Nam.
I.2 Địa chất: Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ
rệt:
- Lớp á sét
- Lớp lớp sét
- Lớp lớp đá
Chiều dày các lớp được ghi rõ tại các vị trí lỗ khoan, đối với những vị
trí không có trị số chiều dày ta có thể dùng các phương pháp của địa chất
công trình cho các lớp gần nhau có cùng tính chất.
I.3 Thuỷ văn:
- Mực nước cao nhất : 15,0 m.
- Mực nước thông thuyền: 11,0 m.
- Mực nước thấp nhất: 6,0 m.
I.4 Khí hậu - Thời tiết:
- Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Thời tiết không
phân chia rõ rệt theo mùa, tuy nhiên lượng mưa thường tập trung từ tháng 10
năm này đến tháng 1 năm sau.
- Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Bắc vào những tháng mưa.
- Độ ẩm không khí khá cao (vì nằm ở vùng gần cửa biển ).
I.5 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:
SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 6
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường

C. Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới
38
o
C. Giai đọan từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi
cho việc thi công cầu.
Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường
có mưa kéo dài, nhiệt độ trung bình 15-20
o
C. Độ ẩm : 90%.
Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng
nhiều đến việc xây dựng cầu.
II.3.2 Điều kiện thuỷ văn:
Khu vực này thuộc hạ lưu sông nên mực nước thay đổi ít vào các mùa.
SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 7
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
Các số liệu thuỷ văn :
- Mực nước cao nhất : 15,0 m.
- Mực nước thông thuyền: 11,0 m.
- Mực nước thấp nhất: 6,0 m.
Sông có tàu thuyền qua lại phục vụ cho việc đánh bắt hải sản và vận chuyển
hàng hoá nhỏ trong vùng. Cấp thông thuyền của sông V23 là cấp V.
II.4 Điều kiện cung ứng vật liệu:
II.4.1 Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn:
Có thể dùng vật liệu địa phương. Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây có chất
lượng tốt đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu.
II.4.2 Vật liệu thép:
Sử dung các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép

thuyền, do đó khi công trình này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho
việc giao thương giữa các vùng ở hai bên bờ sông ,điều này sẽ đáp ứng được
nhu cầu giao thông, trao đổi buôn bán, giao lưu văn hóa giữa các vùng của
địa phương. Nhất là đáp ứng nhu cầu đi lại của các em học sinh tránh tình
trạng phải đua các em đi học bằng các phương tiện không đảm chất lượng
trên sông.
PHẦN I
THIẾT KẾ SƠ BỘ

SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 9
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
* PHƯƠNG ÁN I : CẦU LIÊN TỤC BTCT.
* PHƯƠNG ÁN II : CẦU BTCT DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN.
* PHƯƠNG ÁN IIII : CẦU BTCT THƯỜNG NHỊP GIẢN ĐƠN.
30%
Chương I: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ RA
CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU.
II.1 Điều kiện địa hình:
Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết
cấu nhịp đối xứng.
Sông cấp V (chiều rộng khổ thông thuyền 20m) và khẩu độ cầu L
o
=139 m.
II.2 Điều kiện địa chất:
Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:
- Lớp á sét
- Lớp lớp sét

Nói chung vấn đề cung cấp xi măng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất
lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra.
I.4.3 Thiết bị và công nghệ thi công:
Để hoà nhập với sự phát triển của xã hội cũng như đáp ứng nhu cầu
nhiều về số lượng tốt về chất lượng, công ty xây dựng công trình giao thông
đã mạnh dạn cơ giới hoá thi công, trang bị cho mình những loại máy móc
thiết bị với công nghệ thi công hiện đại, đủ sức thi công các công trình lớn đòi
hỏi trình độ công nghệ cao thời gian hoàn thành là sớm nhất và chất lượng tốt
nhất
I.5 Nguyên tắc thiết kế chung:
- Đảm bảo mọi chỉ tiêu kỹ thuật đã được duyệt.
- Kết cấu phải phù hợp với khả năng và thiết bị của các đơn vị thi công.
- Ưu tiên cho các phương án có tính kinh tế cao.
- Quá trình khai thác an toàn và thuận tiện .
SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 11
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
Chương II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ
Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án
vượt sông như sau:
II.1 Phương án I:
- Loại cầu : cầu liên tục BTCT.
- Mô tả kết cấu phần trên:
+ Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu liên tục 3 nhịp: 42+60+42 (m).
+ Tiết diện hình hộp BTCT Mác500, chiều cao thay đổi từ 2m đến 4m.
+ Lan can tay vịn, gờ chắn bánh BTCT Mác250.
+ Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BT nhựa dày 7cm.
Lớp phòng nước dày 0,4cm.

và L
n(ph)
: Chiều dài mô đất hình nón chiếu trên MNCN (m).
1m : Độ vùi sâu của công trình vào mô đất hình nón ở đường vào
đầu cầu.
tk
o
L
= 144 – 2.2 – 2.1 = 139m.
⇒ thoả mãn yêu cầu.
- Phương pháp thi công chỉ đạo :
+ Dầm liên tục được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối
xứng qua tim trụ.
+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống khoang, dựng ống
vách, khoan tạo lỗ, lắp các lồng thép, phun bêtông.
+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước
(nếu có), đập bêtông đầu cọc, đổ bêtông đệm M75 dày 10cm, dựng ván
khuôn, cốt thép, đổ bêtông.
+ Thi công trụ: Xử lý bề mặt bệ trụ; dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtông
thân trụ.
II.2 Phương án II:
- Loại cầu : cầu BTCT DƯL nhịp giản đơn.
- Mô tả kết cấu phần trên:
SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 13
5% 0%100.
139
139139
),max(
<=
−

+ Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95.
- Kiểm tra khẩu độ cầu :
Khẩu độ cầu :
∑
−−−−= )(1.2
)()(
mLLbLL
phntrniC
tk
o

Trong đó :
Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn (m).
bi : Tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN (m).
L
n(tr)
và L
n(ph)
: Chiều dài mô đất hình nón chiếu trên MNCN (m).
1m : Độ vùi sâu của công trình vào mô đất hình nón ở đường vào
đầu cầu.
tk
o
L
= 145,5 – 4.1,5 – 2.1 = 137,2m.
⇒ thoả mãn yêu cầu.
- Phương pháp thi công chỉ đạo :
+ Dầm BTCT được thi công theo phương pháp lao dọc cầu bằng giá long
môn.
+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống đóng cọc, nếu gập

- Loại cầu : cầu BTCT thường nhịp giản đơn.
- Mô tả kết cấu phần trên:
+ Sơ đồ nhịp : 7x21,5 (m).
+ Tiết diện hình chữ T BTCT Mác500, chiều cao dầm 1400 mm
+ Lan can tay vịn, gờ chắn bánh BTCT Mác250.
+ Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BT nhựa dày 7cm.
Lớp phòng nước dày 0,4cm.
- Mô tả kết cấu phần dưới :
+ Dạng mố: Mố BTCT chữ U Mác 300.
+ Trụ: Dạng trụ đặc BTCT Mác 300 có xà mũ.
+ Móng: Móng cọc đóng, BTCT 30x30cm, Mác 300.
- Đường dẫn hai đầu cầu :
+ Lớp BTN mịn 8cm.
+ Lớp BTN rỗng 6cm.
+ Lớp CPĐD dày 18cm.
+ Lớp CP đất đồi K98 dày 30cm.
+ Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95.
- Kiểm tra khẩu độ cầu :
Khẩu độ cầu :
∑
−−−−= )(1.2
)()(
mLLbLL
phntrniC
tk
o

Trong đó :
Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn (m).
bi : Tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN (m).

LL
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
- Phương pháp thi công chỉ đạo :
+ Dầm BTCT được thi công theo phương pháp lao dọc cầu bằng giá long
môn.
+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống đóng cọc, nếu gập
nước thì phải thi công vòng vây.
+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước
(nếu có), đập bêtông đầu cọc, đổ bêtông đệm M75 dày 10cm, dựng ván
khuôn, cốt thép, đổ bêtông.
+ Thi công trụ: Xử lý bề mặt bệ trụ; dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtông
thân trụ.
Chương III: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DỰ ỨNG LỰC
I.Tính toán các hạng mục công trình.
I.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.
Kết cấu nhịp : Gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau :
42 + 60 + 42 = 144 (m).
Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, vách xiên.
Mặt cắt ngang có cấu tạo như sau : 1/2 MẶT CẮT TRÊN TRỤ
1/2 Mặt cắt tại gối trên trụ 1/2 Mặt cắt tại gối trên
mố

SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 16
291
90
30
29

331
4020
2010020
25 20 60 20
2060
2%
2%
30
20
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
* Biên dưới của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình :
y
d
= a
1
.x
2
+ c
1
(1)
300 300 300 300 300 300 300 300 450
K
8
K
7
K
6

0,25,27
0
2
1
1
a
c
Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên dưới của bản đáy
như sau :

2
.
25,756
2
xy
d
=
* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình :
y
t
= a
2
.x
2
+ c
2
(2)
Xác định các hệ số :



75,1
2
−= xy
t
Từ phương trình đường cong biên trên và biên dưới bản đáy ta xác định
được chiều cao dầm hộp, chiều dày bản đáy từng tiết diện như sau :
25,0.
25,756
25,0
2
+=−= xyy
tdd
δ
(m)

d
yh =
(m)
Diện tích tại các mặt cắt :

Thể tích trên mỗi đốt tính toán :

i
ii
i
l
AA
V .
2
1+

K2 S4 0.50 0.86 10.08 3.00 31.01 744.14
K3 S5 0.27 0.60 9.64 3.00 29.57 709.79
K4 S6 0.08 0.38 9.28 3.00 28.38 681.17
K5 S7 -0.06 0.21 9.00 3.00 27.43 658.27
K6 S8 -0.17 0.10 8.80 3.00 26.71 641.09
K7 S9 -0.23 0.02 8.69 3.00 26.24 629.64
K8 S10 -0.25 0.00 8.65 3.00 26.00 623.92
Tổng(KN)= 6445.64
*Tính toán đốt hợp long ở giữa:
DC
hl
= 8,65.3.24 = 622,8(KN).
* Khối lượng dầm từ mố dến đốt hợp long
DC
1
=8,65.10,5.24 = 2179,8 (KN)
*Tính toán đoạn trên trụ :
SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 18
( )
)(
2
82,562,6
11cos
1
25,020647,6
2
0
myA
dt


75
90
90
20
40
50
160
1370
50780
300
263
949
200 1093
600
1470
90
75
75
90
30
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG 1 MỐ
Stt Tên cấu kiện
Thể tích
(m
3
)

950
1000
600
90
90
30
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
Thể tích bê tông 1 trụ :

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG 1 TRỤ
Stt Tên cấu kiện
Thể
tích
(m
3
)
Hàm lượng
thép(KN/m
3
)
Trọng
Lượng
Thép(KN)
Trọng Lượng
Bê Tông(KN)
1 Thân trụ 145.41 1 145.41 3489.84
2 Bệ Móng 120 1 120 2880

Kết quả tính toán cột lan can, tay vịn cho toàn cầu:
BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG LAN CAN TAY VỊN
Stt Tên cấu kiện
Thể
tích
(m3)
Hàm lượng
thép(KN/m3)
Trọng
Lượng
Thép(KN)
Trọng
Lượng
Bê
Tông(KN)
1 Cột Lan Can 5.92 0.6 3.552 142.08
2 Tay Vịn 7.725 0.6 4.635 111.25
3 Bệ Đặt Cột 17.28 0.6 10.368 248.83
4 Tổng
30.92
5
18.555 502.43

⇒DC
lc+tv+bc
=
144
502,985
= 3,61 (KN/m)
II.2.2 Trọng lượng phần gờ chắn bánh xe :

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
tải trọng làn
5_Khai báo các trường hợp tải trọng di động;
6_Khai báo các trường hợp tải trọng di động và các hệ số tải
trọng và
hệ số xung kích;
7_Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu;
8_Khai báo các tổ hợp tải trọng;
9_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết.
1_Mô hình hóa kết cấu:
Kết cấu cầu liên tục đúc hẫng được mô hình hóa trong chương trình gần
giống như kết cấu thật bên ngoài thực tế.
Dầm chủ là dầm hộp liên tục được mô hình là phần tử Beam. Mặt cắt
ngang dầm chủ là loại 1 hộp 2 sườn, thành xiên; các thông số về mặt cắt
ngang dầm chủ được thể hiện bên dưới
SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 23
Khai báo mặt cắt trụ và mặt cắt móng
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Khoa xây dựng cầu
đường
SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 24
Khai báo dạng mặt cắt của dầm tại đốt K
o
Khai báo mặt cắt đốt hợp long
Sơ đồ kết cấu dưới dạng không gian
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

SVTH : Nguy"n Đăng Hu%nh Thái B'nh – Lớp 02X3B Trang 27

Trích đoạn Tính toân nội lực dầm chủ:

---