Download miễn phí Đồ án Thiết kế cầu qua sông B4 - Trần Khắc Huy
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 1
Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG B4 1
1. Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư 1
2. Các số liệu cơ bản 1
3. Các điều kiện tự nhiên và xã hội tại khu vực cầu 2
4. Đề xuất các phương án thiết kế 4
5. Đề xuất các phương án thi công sơ bộ 7
PHẦN 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ 8
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC 8
BTCT DỰ ỨNG LỰC
1. Tính toán các hạng mục công trình 8
1.1. Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 8
1.2. Tính khối lượng mố 11
1.3. Tính khối lượng các bộ phận trên cầu 12
2. Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ 13
2.1. Các bước chính thực hiện trong chương trình 13
2.2. Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố và trụ 13
3. Tính toán nội lực dầm chủ 17
3.1. Xác định sơ đồ tính 18
3.2. Tải trọng tác dụng 18
3.3. Sơ đồ các nhóm cáp cần bố trí 18
3.4. Tính toán sơ bộ và bố trí cốt thép DƯL dầm chủ 18
4. Thống kế khối lượng vật liệu 26
5. Tính khái toán phương án 1 26
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM ĐƠN GIẢN SUPER T 28
1. Tính toán các hạng mục công trình 28
1.1. Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 28
1.2. Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu 30
1.3. Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên các dầm dọc chủ 31
1.4. Tính toán khối lượng mố 32
1.5. Tính toán khối lượng trụ 32
2. Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố và trụ 33
2.1. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ mố 33
2.2. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ trụ 35
2.3. Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố và trụ 37
3. Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 40
3.1. Tính toán hệ số phân bố tải trọng đối với dầm kế biên 40
3.2. Xác định nội lưc tại giữa nhip dầm biên 42
3.3. Kiểm toán các tiết diện các nhịp dầm chủ theo TTGH cường độ 45
4. Thống kê khối lượng vật liệu 47
6. Tính khái toán phương án 2 48
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DÀN THÉP 50
1. Bố trí chung 50
2. Tính toán khối lượng các hạng mục công trình 50
2.1. Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 50
2.2. Tính toán khối lượng mố 53
2.3. Tính khối lượng trụ 53
2.4. Trọng lượng bản mặt cầu và hệ dầm của nhịp giàn thép 54
2.5. Trọng lượng các lớp mặt cầu 54
2.6. Trọng lượng phần lan can, tay vịn, đá vỉa 54
3. Tính toán và xác định số lượng cọc trong mố, trụ 54
3.1. Tính toán áp lực thẳng đứng 54
3.2. Tính toán và xác định số lượng cọc trong mố và trụ 57
4. Tính toán, kiểm tra tiết diện thanh dàn 60
4.1. Tính toán tiết diện thanh dàn 60
4.2. Kiểm toán tiết diện thanh giàn 63
5. Bảng tổng hợp khối lượng vật liệu 66
6. Tính khái toán phương án 3 67
CHƯƠNG 4: SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN 69
1. Cơ sở để chọn phương án đưa vào thiết kế kỹ thuật 69
2. So sánh các phương án theo giá thành dự toán 69
3. So sánh các phương án theo điều kiện thi công chế tạo 69
4. So sánh phương án theo điều kiện khai thác sử dụng 71
5. Kết luận 72
PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 73
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 73
1. Phân tích cấu tạo chọn sơ đồ tính toán 73
1.1. Các yêu cầu về cấu tạo bản mặt cầu 73
1.2. Sơ đồ tính toán 74
1.3. Nguyên tắc tính toán 74
1.4. Thiết kế theo phương pháp gần đúng 74
1.5. Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải 74
1.6. Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu 83
1.7. Tính toán cốt thép chịu mômen 83
1.8. Kiểm tra lượng cốt thép 84
1.9. Tính toán cốt thép phân bố 85
1.10. Kiểm toán khả năng chịu lực của tiết diện 86
CHƯƠNG 2: TÍNH DẦM THEO PHƯƠNG DỌC 88
1. Đặc điểm cấu tạo 88
2. Tải trọng tác dụng và hệ số tải trọng 88
3. Các nguyên tắc tính toán 89
4. Các giai đoạn thi công 89
4.1. Giai đoạn 1 89
4.2. Giai đoạn 2 107
4.3. Giai đoạn 3 112
4.4. Giai đoạn khai thác 115
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TRỤ T1 124
1. Số liệu tính toán 124
2. Các tải trọng tác dụng lên trụ 124
2.1. Tỉnh tải kết cấu nhịp 124
2.2. Tỉnh tải do các thành phần của trụ 125
2.3. Hoạt tải tác dụng 125
2.4. Phản lực gối do người đi trên kết cấu nhịp 126
2.5. Lực hãm xe (BR) 126
2.6. Lực ly tâm (CE) 127
2.7. Tải trọng gió (WL,WS) 127
2.8. Tải trọng nước (WA) 129
2.9. Lực va tàu thuyền vào trụ 130
3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên các mặt cắt 131
4. Kiểm toán mặt cắt đỉnh bệ trụ 134
4.1. Kích thước hình học của mặt cắt đỉnh móng 134
4.2. Dữ liệu ban đầu 134
4.3. Tính toán cấu kiện chịu nén 135
4.4. Kiểm tra khả năng chịu cắt của thân trụ 138
4.5. Kiểm tra nứt 140
5. Kiểm tra mặt cắt tại đáy móng 142
5.1. Xác định sức chịu tải của cọc 142
5.2. Xác định chiều dài chịu nén và chiều dài chịu uốn của cọc 142
5.3. Xác định các đặc trưng đàn hồi của cọc 143
5.4. Tính các phản lực đơn vị 143
5.5. Tìm tâm đàn hồi c và điểm chuyển vị bằng 0 144
5.6. Chuyển vị đáy bệ dưới tác dụng của tải trọng 145
5.7. Nội lực tính toán ở các cọc 149
5.8. Tính toán đài cọc 149
PHẦN 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG 153
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 153
1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA TRỤ T1 153
2. Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu 153
3. Đề xuất các phương án thi công trụ T1 154
4. Trình tự thi công trụ T1 154
5. Các công tác chính trong quá trình thi công trụ T1 155
5.1. Công tác chuẩn bị 155
5.2. Công tác định vị tim trụ 156
5.3. Thi công cọc khoan nhồi 157
5.4. Xây dựng vòng vây cọc ván thép 160
5.5. Hút nước hố móng 166
5.6. Đào đất hố móng 167
5.7. Thi công lớp đệm cát, đổ bê tông lớp lót tạo phẳng 10 cm, đập bê tông đầu cọc và uốn cốt thép theo thiết kế 167
5.8. Thi công bệ cọc, thân trụ 167
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 181
1. Xác định trình tự thi công kết cấu nhịp 181
1.1. Thi công bước 1 181
1.2. Thi công bước 2 188
1.3. Thi công bước 3 193
1.4. Thi công bước 4 197
1.5. Thi công bước 5 197
2. Một số yêu cầu về vật liệu 200
2.1. Yêu cầu kỹ thuật 200
2.2. Kiểm tra chất lượng và bảo quản 204
3. Nguyên lý cấu tạo và chọn loại xe đúc 207
3.1. Các bộ phận của xe đúc 207
3.2. Chọn loại xe đúc phù hợp quy mô công trình 207
4. An toàn lao động 208
4.1. Khi lắp, vận hành và tháo xe đúc 208
4.2. Khi đổ bêtông 208
4.3. Khi căng kéo dự ứng lực 208
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-07-do_an_thiet_ke_cau_qua_song_b4_tran_khac_huy_yV01jrb66b.png /tai-lieu/do-an-thiet-ke-cau-qua-song-b4-tran-khac-huy-91822/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ung bình khoảng 186 MPa .
4.1.2.1.3. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi :
Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi trong cấu kiện kéo sau được xác định theo công thức :
Trong đó:
+ N : Số lượng bó thép dự ứng lực giống nhau.
+ fcgp :Tổng ứng suất bê tông ở trọng tâm của các bó cốt thép ứng suất do dự ứng lực khi truyền và trọng lượng bản thân tại mặt cắt có mômen max (Mpa).
+ Ep :Môđun đàn hồi của cốt thép dự ứng lực (Mpa), Ep = 197000Mpa.
+ Eci : Môđun đàn hồi của bêtông lúc truyền lực (lúc bêtông đạt cường độ 80% f’c).
Xác định fcgp :
Với các bó cáp chịu mômen âm:
Với các bó cáp chịu mômen dương:
Trong đó : + Nps: là lực dọc do dự ứng lực gây ra tại mặt cắt.
+ MDC: Mômen do trọng lượng bản thân dầm gây ra.
4.1.2.1.4. Mất mát ứng suất do co ngót:
Công thức:
fpSR = (93 - 0,85H)
Trong đó:
H là độ ẩm tương đối của môi trường, lấy trung bình hằng năm; H = 70%.
fpSR = 33.5 MPa
4.1.2.1.5. Mất mát ứng suất do từ biến:
Công thức:
fpCR =12,0fcgp - 7,0fcdp
Trong đó:
+ fcgp:Ứng suất bê tông ở trọng tâm của các bó cốt thép ứng suất khi truyền lực.
+fcdp :Thay đổi ứng suất bê tông tại trọng tâm cốt thép dự ứng lực do tải trọng thường xuyên, trừ tải trọng tác động vào lúc thực hiện dự ứng lực.
Xác định fcdp:
Công thức:
Với: MDC mô men do trọng lượng bản thân dầm gây ra.
4.1.2.1.6. Mất mát ứng suất do tự chùng cốt thép fpR :
Mất mát ứng suất do tự chùng cốt thép được tính như sau:
fpR = fpR1 +fpR2
Trong đó:
+fpR1 :Mất mát ứng suất tại lúc truyền lực.
+fpR2 :Mất mát ứng suất sau khi truyền lực.
Do kết cấu căng sau nên chỉ tính với fpR2
Công thức:
fpR2 =30%[138 - 0,3fpF- 0,4fpES - 0,2(fpSR + fpCR )] (Mpa)
Trong đó:
+ fpF : Mất mát ứng suất do ma sát (Mpa)
+ fpES : Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi (Mpa)
+ fpSR : Mất mát ứng suất do co ngót (Mpa)
+ fpCR : Mất mát ứng suất do từ biến (Mpa)
Để đơn giản ta có thể tính mất mát ứng suất theo thời gian theo công thức :
Biên trên :
Trung bình :
Trong đó : PPR : hệ số tỷ lệ dự ứng lực một phần =1 (5.5.4.2.1-2)
Ghi chú: Tất cả mất mát sẽ do chương trình tự tính khi ta khai các thông số mất mát vào chương trình.
Các thông số cơ bản như sau:
Curvature Friction Factor: Hệ số ma sát kể đến độ cong của cáp > 0.2
Wobble Friction Factor: Hệ số ma sát khi có xét đến chiều dài của cáp > 0.00066
Anchorage Slip : Độ tụt neo
Begin >0.006 ( Quy trình 22TCN272-05)
End > 0.006 ( Quy trình 22TCN272-05)
Bond Type: Tình trạng dính bám
Bonded: Có dính bám
Unbonded: Không dính bám
Để có lực căng trong các bó cáp ta dựa vào giới hạn lực căng cáp và mất mát ứng suất:
Khi kích (fpi)
0.9*fpy = 1476 MPa
Khi truyền lực(fpt)
Tại neo
0.7*fpu = 1302 MPa
chung
0.75 * fpu = 1395 MPa
THGHSD sau mất mát (fpe)
0.8*fpy = 1339 MPa
Ở đây ta sẽ bù vào lực căng phần mất mát do tụt neo, do đó lực căng cáp là :
F = (0.7*fpu+186)* Aps = (0.7*1860+186) * 22*140 = 4583 (KN)
4.1.2.2. Kiểm tra ứng suất trong quá trình thi công :
Tổ hợp kiểm tra ứng suất : SELF+FT +CLL+WC+PS
Úng suất kéo cho phép trong thời điểm thi công là :
(5.9.4.1.2)
Ứng suất nén cho phép trong thời điểm thi công là :
(5.9.4.1.1)
Do thi công đối xứng nên ta chỉ xét ở các tiết diện thuộc 1/2 cầu và cụ thể là xét ở tiết diện đầu, cuối và ở giữa tiết diện tương ứng với các phần tử từ 3 đến 27.
(Kết quả xem ở phụ lục 1.1.1, chương 2)
Giá trị ứng suất nén lớn nhất : 14000 KN/m2, giá trị ứng suất kéo lớn nhất: 1577 KN/m2 so sánh với giới hạn ứng suất kéo là 1580 KN/m2 và ứng suất nén là 24000 KN/m2. Như vậy ứng suất trong các giai đoạn thi công này nằm trong giới hạn ứng suất cho phép.
4.1.2.3. Tính độ võng trong quá trình thi công :
Độ võng tính toán của KCN trong giai đoạn thi công bao gồm độ võng do tĩnh tải bản thân dầm(SELF), tải trọng xe đúc ván khuôn(FT), tải trọng thi công(CLL), tải trọng bê tông tươi(WC) (võng xuống) và độ vồng do các bó cáp DƯL (PS) nhóm 1 gây ra (võng lên). Mục đích của việc tính toán độ võng trong quá trình thi công là nhằm khống chế độ võng trong một giới hạn cho phép, hay từ độ võng tính toán ta sẽ điều chỉnh lực căng cáp để đạt được trị số độ võng mong muốn .
Giới hạn độ võng của đầu dầm hẫng : 1/300.lnhịp=266 (cm). (2.5.2.6.2)
Tổ hợp tải trọng để tính toán độ võng :
TỔ HỢP = SELF+FT+CLL+WC+PS
Ta có kết quả kiểm tra độ võng ở phần phụ lục 1.1.2 (Chương 2)
Ví dụ cụ thể : ở giai đoạn 8
Biểu đồ độ võng do tổ hợp : SELF+FT+CLL+WC gây ra là :
Độ vồng do tải trọng PS gây ra là :
Độ võng do tải trọng tổ hợp SELF+CE+CLL+WC+PS gây ra là :
4.2. Giai đoạn 2: (CS 12 đến CS 13)
Sau khi đúc hẫng và chờ bê tông khối hợp long biên đông cứng đạt cường độ ta bắt đầu căng cáp DUL chịu mômen dương, sau đó sẽ dở xe đúc, dở giàn giáo ở đoạn đúc sát bờ và cho gối khai thác trên trụ làm việc. Sơ đồ tĩnh học:
Trong giai đoạn này là dầm mút thừa chịu tác dụng của các tải trọng sau :
+ Trọng lượng bản thân dầm.
+ Tải trọng thi công (người và vật liệu thi công).
+ Tải trọng xe đúc ván khuôn trong quá trình thi công.
+ Lực căng cốt thép cường độ cao chịu mômen âm trên gối và mômen dương ở nhịp .
+ Tải trọng của bê tông tươi đốt hợp long: WCHL = 324 KN
Giá trị của các tải trọng đã được nêu ở trên. Trong quá trình tính cốt thép ta chưa xét tới tải trọng DUL .Xét tổ hợp tải trọng ở trạng thái GHSD:(5.14.2.3.3-1)
Tổ hợp(GHSD) = SELF+WC+CLL+FT
Với tổ hợp tải trọng như trên sẽ gây ra biểu đồ nội lực như sau :
Bảng giá trị nội lực tại các tiết diện trong giai đoạn 2 (mômen)
Phần tử
Tải trọng
Vị trí
Moment-y (kN·m)
Phần tử
Tải trọng
Vị trí
Moment-y (kN·m)
1
TTGHSD
j
10741.22
14
TTGHSD
j
-182332.58
2
TTGHSD
j
4494.41
15
TTGHSD
j
-161000.8
3
TTGHSD
j
-1589.65
16
TTGHSD
j
-138310.87
4
TTGHSD
j
-9626.74
17
TTGHSD
j
-114315.22
5
TTGHSD
j
-19633.19
18
TTGHSD
j
-92859.75
6
TTGHSD
j
-31642.06
19
TTGHSD
j
-73823.65
7
TTGHSD
j
-45705.49
20
TTGHSD
j
-57096.28
8
TTGHSD
j
-61891.7
21
TTGHSD
j
-42580.18
9
TTGHSD
j
-80283.68
22
TTGHSD
j
-30192.36
10
TTGHSD
j
-100978.87
23
TTGHSD
j
-19864.63
11
TTGHSD
j
-124088.84
24
TTGHSD
j
-11544.81
12
TTGHSD
j
-149738.01
25
TTGHSD
j
-5199.88
13
TTGHSD
j
-173845.29
26
TTGHSD
j
-813.5
Xét tổ hợp tải trọng ở trạng thái GHCĐ : (5.14.2.3.4-1)
Tổ hợp(GHCĐ) = 1.1*(SELF+WC)+1.3*(CLL+CE)
Với tổ hợp tải trọng như trên sẽ gây ra biểu đồ nội lực như sau :
Với tổ hợp tải trọng như trên sẽ gây ra nội lực tại các tiết diện như sau :
Phần tử
Tải trọng
Vị trí
Moment-y (kN·m)
Phần tử
Tải trọng
Vị trí
Moment-y (kN·m)
1
TTGHSD
j
10654.45
14
TTGHSD
j
-207897.8
2
TTGHSD
j
5482.98
15
TTGHSD
j
-184666.3
3
TTGHSD
j
2377.66
16
TTGHSD
j
-159123
4
TTGHSD
j
-4742.50
17
TTGHSD
j
-132045.9
5
TTGHSD
j
-14011.00
18
TTGHSD
j
-107763.1
6
TTGHSD
j
-25445.81
19
TTGHSD
j
-86141.52
7
TTGHSD
j
-39083.25
20
TTGHSD
j
-67059.59
8
TTGHSD
j
-54980.73
21
TTGHSD
j
-50410.06
9
TTGHSD
j
-73213.26
22
TTGHSD
j
-36101.64
10
TTGHSD
j
-93872.13
23
TTGHSD
j
-24059.31
11
TTGHSD
j
-117064.54
24
TTGHSD
j
-14225.69
12
TTGHSD
j
-142913.20
25
TTGHSD
j
-6564.47
13
TTGHSD
j
-171554.99
26
TTGHSD
j
-1057.65
Biểu đồ M giai đoạn khai thác: TTGHCĐ
Momen trong giai đoạn khai thác: TTGHCĐ
Phần tử
Tải trọng
Vị trí
Moment-y (kN·m)
1
TTGHCĐ
j
56869.26
2
TTGHCĐ
1/2
56931.29
3
TTGHCĐ
j
53680.98
4
TTGHCĐ
J
47250.04
5
TTGHCĐ
j
37417.86
6
TTGHCĐ
j
24189.72
7
TTGHCĐ
j
7615.27
8
TTGHCĐ
J
-12002.11
Phần tử 1 tương ứng với đốt đúc trên giàn giáo, phần tử 2 là đốt hợp long, phần tử 3 đến 12 hay 17 đến 26 tương ứng là đốt K10-K1, phần tử 13 đến 16 tương ứng là đốt trên trụ.
Ta nhận thấy mômen dương lớn nhất trong giai đoạn thi công (CS13) bé hơn nhiều trong giai đoạn khai thác ở cả hai trạng thái giới hạn .(KN.m)
Do đó ta dựa vào giai đoạn khai thác để bố trí bó chịu mômen dương ở nhịp biên.
- Bó chịu mômen dương:( tiết diện ở nhịp biên)
+Ứng suất thớ dưới:
Trong đó :
+ N'T: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen âm.
N'T =n'bfKTAbó
+ NT: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen dương.
NT = nbfKTAbó
+ e'T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép dự ứng lực.
+ A: Diện tích tiết diện bêtông.
+ M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán.
+ W: Mômen kháng uốn tiết diện.
+ n'b, nb : Số bó cốt thép cần tính.
+ fKT: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép:
fKT = 0,75*fpu = 0,75*1860 = 1395MPa = 1,395 KN/mm2
+ Abó: Diện tích một bó cáp; Abó = 3050mm2
+ aT =140(mm).
M. cắt
Mmax/Mmin (KN.m)
A
(m2)
Wtr/Wd (m3)
ytr/yd (m)
eT/e'T (m)
Mmax/Mmin xA
fTKxAbó
n
tính
n chọn
S7
7615.3
7.09
4.15
1.65
1.525
53992.48
4254.75
0.85
4
S8
24189.7
6.87
3.69
1.56
1.435
166183.24
4254.75
2.88
6
S9
37418
6.70
3.36
1.49
1.365
250700.60
4254.75
4.71
8
S10
47250
6.57
3.15
1.43
1.305
310432.50
42...
