thiết kế cầu qua sông với phương án '' dầm bê tông cốt thép'', chương 2

Chia sẻ: Duong Thi Tuyet Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

475
lượt xem 214
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Quy trình thiết kế - Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn AASHTO LRFD 1998 - Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 - 98. - Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211- 95. - Quy trình khảo sát đường ô tô 22TCN-263-2000 1.1.2. Các nguyên tắc thiết kế: - Công trình thiết kế vĩnh cửu, hình thức cầu đẹp. - Đáp ứng được các yêu cầu về nhu cầu giao thông trong tương lai . - Thời gian thi công ngắn, thuận lợi, tính cơ giới cao. - Sử dụng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: thiết kế cầu qua sông với phương án '' dầm bê tông cốt thép'', chương 2

Chương 2: ThiÕt kÕ ph-¬ng ¸n Cçu 1.1. Tiªu chuÈn kü thuËt vµ nguyªn t¾c thiÕt kÕ. 1.1.1. Quy tr×nh thiÕt kÕ - Quy tr×nh thiÕt kÕ cÇu cèng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n AASHTO LRFD 1998 - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ ®-êng « t« TCVN 4054 - 98. - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ ¸o ®-êng mÒm 22 TCN 211- 95. - Quy tr×nh kh¶o s¸t ®-êng « t« 22TCN-263-2000 1.1.2. C¸c nguyªn t¾c thiÕt kÕ: - C«ng tr×nh thiÕt kÕ vÜnh cöu, h×nh thøc cÇu ®Ñp. - §¸p øng ®-îc c¸c yªu cÇu vÒ nhu cÇu giao th«ng trong t-¬ng lai . - Thêi gian thi c«ng ng¾n, thuËn lîi, tÝnh c¬ giíi cao. - Sö dông c¸c c«ng nghÖ míi hiÖn ®¹i trªn c¬ së ph¸t huy ®-îc kh¶ n¨ng s½n cã cña c¸c ®¬n vÞ thi c«ng trong n-íc. - Gi¸ thµnh x©y l¾p c«ng tr×nh hîp lý. 1.1.3. C¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n 1.1.3.1. Qui m« c«ng tr×nh: - CÇu ®-îc thiÕt kÕ b»ng BTCT vµ BTCT-D¦L - T¶i träng: + Xe HL 93 - TÇn suÊt lò thiÕt kÕ: P1% - §é dèc däc thiÕt kÕ i = 2% trªn cÇu chÝnh vµ 4% trªn cÇu dÉn,phÇn cÇu chÝnh bè trÝ mét ®-êng cong ®øng b¸n kÝnh R = 5000m. - §é dèc ngang 2% - §éng ®Êt cÊp 6. 1.1.3.2. Khæ cÇu: - K = 11 + 2x0.5 (m) - Ba lµn xe « t« ch¹y réng 11m - BÒ réng gê ch©n lan can mçi bªn 0.5m. 1.1.3.3. Khæ th«ng thuyÒn: - Côc ®-êng s«ng cã v¨n b¶n sè…/C§S-QL§S ®Ò nghÞ tÜnh kh«ng th«ng thuyÒn t¹o cÇu X lµ s«ng cÊp I: B = 50m, H = 7m. - VËy thiÕt kÕ cÇu cã tÜnh kh«ng th«ng thuyÒn cÊp I (B = 50m, H = 7m) 1.2. Ph-¬ng ¸n vÞ trÝ cÇu: - ViÖc lùa chän vÞ trÝ tuyÕn vµ vÞ trÝ cÇu cÇu dùa trªn c¸c nguyªn t¾c c¬ b¶n nh- sau: + Phï hîp víi quy ho¹ch ph¸t triÓn giao th«ng trong khu vùc, Ýt t¸c ®éng ®Õn m«i tr-êng d©n sinh vµ x· héi. + ThuËn lîi cho ho¹t ®éng giao th«ng cña thµnh phè VP
+ Tho¶ m·n c¸c tiªu chuÈn vÒ h×nh häc cña tuyÕn vµ cÇu. + Tho¶ m·n yªu cÇu vÒ thuû v¨n thuû lùc. + ThuËn lîi cho thi c«ng vµ tæ chøc thi c«ng. + Cã gi¸ thµnh x©y l¾p c«ng tr×nh hîp lý. - Tõ c¸c ®Æc ®iÓm vÒ ®Þa h×nh, chiÒu dµi tuyÕn, tæng diÖn tÝch gi¶i phãng mÆt b»ng ta chän ph-¬ng ¸n vÞ trÝ cÇu cã mÆt c¾t s«ng nh- h×nh vÏ trong c¸c b¶n vÏ kÌm theo. 1.3. Ph-¬ng ¸n kÕt cÊu cÇu 1.3.1. Nguyªn t¾c lùa chän lo¹i h×nh kÕt cÊu - Tho¶ m·n khÈu ®é tho¸t n-íc (tr-êng hîp nµy ®Ò bµi kh«ng khèng chÕ) vµ khæ th«ng thuyÒn. - Phï hîp víi c¸c ®iÒu kiÖn tù nhiªn t¹i vÞ trÝ x©y dùng cÇu (®Æc biÖt lµ ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt vµ thuû lùc, thuû v¨n) - Tho¶ m·n c¸c yªu cÇu kü thuËt trong thiÕt kÕ vµ khai th¸c. - C«ng nghÖ thi c«ng phï hîp víi n¨ng lùc c¸c nhµ thÇu trong n-íc. - Chi phÝ x©y dùng hîp lý. 1.3.2. Kh¸i qu¸t chung vÒ ®Ò xuÊt ph-¬ng ¸n vÒ s¬ ®å cÇu : Trªn c¬ së c¸c nguyªn t¾c ®· nªu, mét sè lùa chän chung nhÊt ®Ó tiÕn hµnh thiÕt lËp c¸c ph-¬ng ¸n lµ: 1.3.2.1. Yªu cÇu vÒ ®¶m b¶o khÈu ®é tho¸t n-íc, c¸c cao ®é khèng chÕ: - KhÈu ®é tho¸t n-íc tèi thiÓu: Kh«ng khèng chÕ - Cao ®é ®Ønh trô hoÆc mè lín h¬n cao ®é Hmax 1% lµ 0.5m: H®t,m  8.47 + 0.5 = 8.97m - Mùc n-íc th«ng thuyÒn: Htt = +8.06 m - Cao ®é ®¸y dÇm lín h¬n cao ®é khèng chÕ cña khæ th«ng thuyÒn lµ +15.06m. - TÜnh kh«ng ngang t¹i vÞ trÝ nhÞp th«ng thuyÒn  50m 1.3.2.2. Ph-¬ng ¸n vÒ vËt liÖu kÕt cÊu: - Trong ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i vÒ c«ng nghÖ thi c«ng, gi¸ thµnh x©y dùng t¹i ViÖt Nam, ®ang cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh cÇu ®· sö dông vËt liÖu kÕt cÊu lµ bª t«ng cèt thÐp, hoÆc bª t«ng cèt thÐp øng suÊt tr-íc. MÆt kh¸c, ®©y lµ vïng biÓn nång ®é muèi cao nªn khã cã thÓ ¸p dông c¸c kÕt cÊu cÇu kim lo¹i. Do ®ã trong c«ng tr×nh nµy ta lùa chän vËt liÖu x©y dùng lµ bª t«ng cèt thÐp øng suÊt tr-íc. 1.3.2.3. Lo¹i h×nh kÕt cÊu phÇn trªn: - øng víi khÈu ®é cÇu ®· tÝnh to¸n vµ ®Þa h×nh thùc tÕ t¹i khu vùc x©y dùng c¸c lo¹i h×nh kÕt cÊu sau cã thÓ ®-îc c©n nh¾c xem xÐt : + CÇu Extradosed + CÇu dÇm liªn tôc thi c«ng b»ng c«ng nghÖ ®óc hÉng. + CÇu d©y v¨ng khÈu ®é nhÞp trung b×nh
1.3.2.4. Lo¹i h×nh kÕt cÊu d-íi: - Dùa vµo kÕt qu¶ th¨m dß ®Þa chÊt khu vùc, kÕt cÊu nÒn mãng ®Ò xuÊt dïng cho c¸c ph-¬ng ¸n lµ cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh tõ 1m – 2.0m. - Cã 3 ph-¬ng ¸n kÕt cÊu sau ®-îc ®-a vµo xem xÐt, cïng víi ph-¬ng ¸n vÞ trÝ tuyÕn ®· ®-îc chän ®Ó tiÕn hµnh so s¸nh tæng møc ®Çu t- . 1.4. ph-¬ng ¸n kÕt cÊu 1: cÇu liªn tôc 3 nhÞp 1.4.1. Tæng qu¸t 1.4.1.1. S¬ ®å nhÞp: - CÇu dÇm bª t«ng cèt thÐp ¦ST gi¶n ®¬n + liªn tôc: ( 40m+80m+120m+80m+40m ) 1.4.1.2. KÕt cÊu phÇn trªn: - phÇn cÇu chÝnh lµ cÇu dÇm hép liªn tôc: S¬ ®å nhÞp: 80m + 120m + 80m , cã chiÒu cao thay ®æi tõ 6.0m t¹i ®Ønh trô ®Õn 3.0m t¹i vÞ trÝ gi÷a nhÞp. ChiÒu dµi toµn cÇu tÝnh ®Õn ®u«i mè lµ 374.20m trong ®ã phÇn cÇu chÝnh n»m trªn ®-êng cong ®øng R = 5000m lµ - PhÇn cÇu dÉn lµ dÇm gi¶n ®¬n BTCT D¦L Super T cao 175cm. 1.4.1.3. C¸c kÝch th-íc c¬ b¶n dÇm liªn tôc ®-îc chän nh- sau + DÇm liªn tôc cã mÆt c¾t ngang lµ 1 hép ®¬n thµnh xiªn cã chiÒu cao thay ®æi + ChiÒu cao t¹i vÞ trÝ trªn trô chän H = 6m, khi ®ã H/l = 6/120 = 1/20 n»m trong kho¶ng H = (1/15 1/20)l, víi l lµ kho¶ng c¸ch tim 2 trô (l = 120m) + ChiÒu cao t¹i vÞ trÝ gi÷a nhÞp chän h = 3.0m, khi ®ã H/l = 3/120 = 1/40 n»m trong kho¶ng H = (1/30-1/50)l + ChiÒu cao dÇm thay ®æi theo ®-êng cong bËc 2 ChiÒu cao dÇm t¹i vÞ trÝ bÊt kú c¸ch gi÷a nhÞp mét ®o¹n x ®-îc tÝnh theo c«ng thøc sau: (h p  hm ) y .x 2  hm L2 Trong ®ã: hp, hm : ChiÒu cao dÇm t¹i ®Ønh trô vµ gi÷a nhÞp L : ChiÒu dµi phÇn c¸nh hÉng. 1.4.1.4. C¸c kÝch th-íc mÆt c¾t ngang dÇm hép ®-îc chän s¬ bé: + BÒ réng hép D = (0.510.59)B, trong ®ã B lµ bÒ réng mÆt cÇu, B = 12m, chän D t¹i ®Ønh trô b»ng 6.7m Khi ®ã D/B = 6.7/12 = 0.56 + ChiÒu cao b¶n mÆt cÇu ë cuèi c¸nh vót : d4 = 25cm + ChiÒu cao b¶n mÆt cÇu ë ®Çu c¸nh vót : d3 = 60cm + ChiÒu cao b¶n mÆt cÇu t¹i vÞ trÝ gi÷a nhÞp b¶n: d1 = 30cm + BÒ dµy s-ên dÇm: BÒ dÇy s-ên dÇm thay ®æi tuyÕn tÝnh tõ trªn ®Ønh trô tíi gi÷a nhÞp 60cm - 30cm
+ BÒ dµy b¶n ®¸y hép thay ®æi tõ 110cm t¹i vÞ trÝ ®Ønh trô vµ gi¶m theo ®-êng cong tíi 30cm t¹i vÞ trÝ gi÷a nhÞp. BÒ dµy b¶n ®¸y t¹i vÞ trÝ bÊt kú c¸ch gi÷a nhÞp mét ®o¹n Lx ®-îc tÝnh theo c«ng thøc sau: h2  h1 2 hx  Lx  h1 L2 Trong ®ã: h2, h1: BÒ dµy b¶n ®¸y t¹i ®Ønh trô vµ gi÷a nhÞp L : ChiÒu dµi phÇn c¸ch hÉng. + T¹i vÞ trÝ ®Ønh trô, dÇm ®-îc thiÕt kÕ dÇm ngang ®Æc, chØ chõa l¹i mét lèi th«ng cã kÝch th-íc 1.5x1m vµ ®-îc t¹o vót 20x20cm 1.4.1.5. KÝch th-íc chung dÇm Super T 40m: 200 3 3 57 79 57 10 8 10 8 3 24 24 39 10 10 39 10 10 175 157 157 31 31 30 30 23 23 21 5 21 5 70 1.4.1.6. KÕt cÊu phÇn d-íi: - Mè hai ®Çu cÇu kÕt cÊu ch÷ U BTCT tùa trªn nÒn mãng cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh 100cm. Sö dông c¸c trô BTCT cã tiÕt diÖn th©n ®Æc ®Æt trªn nÒn mãng c¸c cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh (11.5)m
1.4.1.7. Ph-¬ng ph¸p thi c«ng: - PhÇn dÇm nhÞp liªn tôc cã tiÕt diÖn thay ®æi ®-îc thi c«ng b»ng ph-¬ng ph¸p ®óc hÉng c©n b»ng, phÇn dÇm nhÞp liªn tôc cã tiÕt diÖn kh«ng ®æi ®-îc thi c«ng ®æ t¹i chç trªn giµn gi¸o cè ®Þnh, c¸c nhÞp gi¶n ®¬n thi c«ng b»ng gi¸ lao. 1.4.2. TÝnh to¸n s¬ bé khèi l-îng kÕt cÊu ph-¬ng ¸n 1 1.4.2.1. TÝnh to¸n kÕt cÊu nhÞp: - KÕt cÊu phÇn trªn: 1/2 MÆT C¾T TR£N TRô 1/2 MÆT C¾T gi÷a nhÞp 50 550 550 50 30 2% 2% 60 265 150 123 154 150 265 25 300 30 30 30 30 60 50 20 540 30 110 30 20 110 200 400 200 MÆt cÇu cã ®é dèc ngang 2% vµ ®é dèc däc kh«ng ®æi trªn cÇu dÉn 4% vµ thay ®æi ®Òu trªn cÇu chÝnh víi b¸n kÝnh cong lµ R=5000m Líp phñ mÆt cÇu gåm c¸c líp: Bªt«ng nhùa h¹t võa 75mm. Líp phßng n-íc 4mm.
S¬ ®å ph©n ®èt thi c«ng nhÞp chÝnh 60.0 1.0 8x4.5=36.0 4x4=16.0 5.5 1.5 K12 K11 K10 K9 HL K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0 X 6.7 3.0 3.0 Y 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 TÝnh chiÒu cao mçi ®èt dÇm hép t¹i ®¸y biªn ngoµi theo ®-êng cong bËc 2 cã ph-¬ng tr×nh lµ: 6.0  3.0 Y1 = a1X2 + b1 , a1 = 2 = 9.5663 x 10-4 ; b1 = 3.0 m 56 Chó ý: chiÒu cao phÇn ®èt hîp long vµ phÇn ®èt trªn trô lµ kh«ng ®æi. B¶ng tæng hîp chiÒu cao tiÕt diÖn Thø tù TiÕt diÖn a1 b1 x(m) h(m) 1 S1 0.00095663 3 -1.00 3.00 2 S2 0.00095663 3 0.00 3.00 3 S3 0.00095663 3 4.50 3.019 4 S4 0.00095663 3 9.00 3.077 5 S5 0.00095663 3 13.50 3.174 6 S6 0.00095663 3 18.00 3.310 7 S7 0.00095663 3 22.50 3.484 8 S8 0.00095663 3 27.00 3.697 9 S9 0.00095663 3 31.50 3.949 10 S10 0.00095663 3 36.00 4.240 11 S11 0.00095663 3 40.00 4.531 12 S12 0.00095663 3 44.00 4.852 13 S13 0.00095663 3 48.00 5.204 14 S14 0.00095663 3 52.00 5.587 15 S15 0.00095663 3 57.50 6.000
16 S16 0.00095663 3 59.00 6.000 PhÇn cÇu dÉn: dÇm SUPER T ChiÒu dµi: 40 m ChiÒu cao: 1750 mm B¶n mÆt cÇu lµ b¶n liªn tôc nhiÖt ®æ t¹i chç, dµy 200mm.
MÆt c¾t ngang phÇn cÇu dÉn 12000 500 11000 500 Bª t«ng nhùa 75mm Líp phßng n-íc 4mm B¶n mÆt cÇu 200mm B¶n ®óc s½n 80mm 2% 2% 1000 1000 1250 2350 2350 2350 2350 1250 1000 1000 1000 4700 1000 TÝnh to¸n khèi l-îng c«ng t¸c phÇn kÕt cÊu nhÞp chÝnh: B¶ng tÝnh to¸n x¸c ®Þnh thÓ tÝch c¸c khèi ®óc hÉng DiÖn tÝch mÆt STT Tªn ®èt Tªn mÆt c¾t ChiÒu dµi ®èt X (m) ThÓ tÝch V(m3) c¾t 1 K0 S16 59.00 31.9528 2 K0 S15 1.5 57.50 31.9528 47.9292 3 K0 S14 5.5 52.00 14.7242 84.4267 4 K1 S13 4 48.00 13.8962 57.2408 5 K2 S12 4 44.00 13.1366 54.0656 6 K3 S11 4 40.00 12.4445 51.1622 7 K4 S10 4 36.00 11.8189 48.5268 8 K5 S9 4.5 31.50 11.1933 51.7774 9 K6 S8 4.5 27.00 10.6491 49.1454 10 K7 S7 4.5 22.50 10.1850 46.8768
11 K8 S6 4.5 18.00 9.7995 44.9651 12 K9 S5 4.5 13.50 9.4912 43.4041 13 K10 S4 4.5 9.00 9.2587 42.1872 14 K11 S3 4.5 4.50 9.1005 41.3082 15 K12 S2 4.5 0.00 9.0153 40.7606 16 1/2HL S1 1 -1.00 9.0153 9.0153 Tæng thÓ tÝch 712.7914 ThÓ tÝch khèi ®óc phÇn dÇm hép cã chiÒu cao thay ®æi: Vh thay ®æi = 4 x 712.7914 = 2851,1656 m3 PhÇn dÇm hép ®óc trªn giµn gi¸o cã chiÒu cao kh«ng ®æi h = 3 m, chiÒu dµy b¶n ®¸y còng kh«ng ®æi b»ng 40 cm, chiÒu dµy b¶n s-ên kh«ng ®æi ts = 40 cm. Nh- vËy tiÕt diÖn kh«ng ®æi cã diÖn tÝch mÆt c¾t ngang A = 9.0153 m2. ThÓ tÝch phÇn khèi ®óc phÇn dÇm hép ®óc trªn giµn gi¸o lµ: Vh kh«ng ®æi = A x 19 x 2 = 9.0153 x 19 x 2 = 342.5814 m3 ThÓ tÝch bª t«ng phÇn v¸ch trªn trô lµ: Av¸ch = 24,1623- 1.76= 22.4023 m2 Vv¸ch = 2xV1v¸ch = 4 x (3 x Av¸ch ) = 4 x (3 x 22.4023) = 268.8276 m3 ThÓ tÝch bª t«ng phÇn nhÞp liªn tôc lµ: Vliªn tôc = Vh thay ®æi + Vh kh«ng ®æi + Vv¸ch = 3462.5746 m3 TÝnh to¸n khèi l-îng c«ng t¸c phÇn kÕt cÊu nhÞp dÉn: ThÓ tÝch dÇm Super T cña cÇu dÉn: Vdc=n.V1dÇm=2x5x28.7=287 m3 ThÓ tÝch cña dÇm ngang: Vdn=0.25x1.42x2.35x4x6x2=40.04m3 ThÓ tÝch b¶n: Vb= 2x40x2.40= 192 m3 ThÓ tÝch cña tÊm ®óc s½n: VT= 2x40x0.128 = 10.2 m3 ThÓ tÝch bª t«ng phÇn nhÞp cÇu dÉn: VnhÞp cÇu dÉn = VDc + VDn + VB + VT = 287+ 40.04+ 192+ 10.2 = 529.24 m3 ThÓ tÝch bª t«ng kÕt cÊu nhÞp toµn cÇu VkÕt cÊu nhÞp toµn cÇu = Vliªn tôc + VnhÞp cÇu dÉn = 3991.82 m3
Khèi l-îng thÐp ®-îc tÝnh theo hµm l-îng cèt thÐp th-êng vµ cèt thÐp D¦L tham kh¶o cña c¸c cÇu cïng kiÓu kÕt cÊu vµ cã chiÒu dµi nhÞp t-¬ng ®-¬ng ®-îc thiÕt kÕ vµ thi c«ng trong thêi gian gÇn ®©y. - Hµm l-îng cèt thÐp th-êng: 110 (kg/m3 bª t«ng) - Hµm l-îng cèt thÐp D¦L dÇm hép: 40 (kg/m3 bª t«ng) - Hµm l-îng cèt thÐp D¦L dÇm gi¶n ®¬n: 30 (kg/m3 bª t«ng) 1.4.2.2. TÝnh to¸n kÕt cÊu trô: Ph-¬ng ¸n I cã 4 trô tõ P2 – P5: Khèi l-îng trô cÇu Trô ChiÒu cao (m) Xµ mò (m3) Th©n trô BÖ trô Tæng P2 10.300 40.320 114.742 552.000 707.062 P3 17.500 0.000 409.472 768.000 1177.472 P4 18.100 0.000 423.511 768.000 1191.511 P5 8.200 40.320 91.348 552.000 683.668 Tæng 80.640 1039.073 2640.000 3759.713 Tæng khèi l-îng bª t«ng trô: V= 3759.713 m3 Hµm l-îng cèt thÐp s¬ bé: 80 (kg/m3) TÝnh to¸n khèi l-îng c«ng t¸c lan can vµ líp phñ mÆt cÇu - Lan can: VLan can = 2 x ALan can x Llan can = 2 x 0.3 x 374.2 = 224.52 m3 - DiÖn tÝch líp phßng n-íc dµy 0.4 cm: APhßng n-íc = 11 x 374.2 = 4116.2 m2 - ThÓ tÝch bª t«ng nhùa: VBª t«ng nhùa = 0.075 x A = 0.075 x 11 x 374.2 = 308.715 ( m3 )
CÊu t¹o trô cÇu P6 1600 240 240 1600 1600 1500 300 1600 15 D = 1.5m 2R 00 1600 1.4.2.3. TÝnh to¸n kÕt cÊu mè: ThÓ tÝch cña mè = ThÓ tÝch cña th©n mè + thÓ tÝch cña c¸nh mè + thÓ tÝch bÖ mè. Khèi l-îng mè cÇu Mè BÖ mè T-êng c¸nh T-êng ®Ønh T-êng tr-íc Tæng A1 97.500 25.510 20.735 111.240 254.985 A6 97.500 25.510 20.735 111.240 254.985 VËy : Tæng khèi l-îng c«ng t¸c bª t«ng mè: Vmè = 509.97 m3 Khèi l-îng b¶n qu¸ ®é cho cÇu: V=11.2 m3 CÊu t¹o mè cÇu
MÆt c¾t a - a 7800 6000 800 1000 250 3000 1000 2% 1850 B 750 B B¶n qu¸ ®é 400 500 3265 1:1 01 10 2600 M§TN 2200 1800 1000 1500 5000 500 1000 2000 1000 500 MÆt c¾t B - b 8800 3800 1700 500 800 1000 1000 500 Cèt thÐp chê 6500 5500 10@500 A A
Figure 1