Tải bản đầy đủ

CHƯƠNG II GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CẦU

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. BÙI ĐỨC TÂN

CHƯƠNG II
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN CẦU
I. KHÁI NIỆM CHUNG
Thiết kế sơ đồ cấu tạo cầu là một nhiệm vụ kỹ thuật tổng hợp, gồm: xác đònh các kích
thước tổng thể của công trình, chiều dài nhòp hợp lý, chọn các loại vật liệu phù hợp với
nền móng, mố trụ, và các hệ thống kết cấu nhòp. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu là
giá thành xây dựng, độ bền vững của công trình, khả năng sử dụng và hình dạng bên
ngoài sẽ phụ thuộc vào giải pháp lựa chọn đúng đắn.
II. CÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐỐI VỚI GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
1. Lựa chọn khẩu độ nhòp và chủng loại dầm
Việc lựa chọn khẩu độ nhòp dựa trên những đònh hướng sau:
- Đối với các nhòp dẫn: Dùng các loại dầm BTCT tiền áp đúc sẵn mặt cắt chữ “I”, chữ
“T” với các khẩu độ L=33.00m, L = 40.00m đang được sử dụng phổ biến và có hiệu qủa
ở khu vực phía Nam.
- Đối với các nhòp chính: Nhòp thông thuyền đòi hỏi khẩu độ lớn, ưu tiên xem xét sử
dụng kết cấu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng (đang phát triển
mạnh ở Việt Nam). Điều này giúp giải quyết tốt một số vấn đề cốt lõi sau:

+ Tạo được hiệu quả kiến cao, hạn chế tính đơn điệu trong kết cấu nhờ việc sử dụng kết
cấu nhòp liên tục có tiết diện thay đổi phù hợp đặc điểm sông nước bao la trên khu vực.
+ Đưa các trụ đỡ nhòp thông thuyền vào gần bờ tối đa, tăng tónh ngang thông thuyền,
tránh cản trở và thắt hẹp dòng chảy vì vậy giảm được đáng kể nguy cơ va đập của các
phương tiện giao thông thủy vào trụ cũng như giảm mức độ xói lở cục bộ đáy lòng sông
quanh trụ.
+ Đưa các trụ lên bờ, nhờ đó giúp giảm được phức tạp trong thi công, khối lượng phụ trợ
thi công (khung vây cọc ván thép, bêtông bòt đáy,.v.v.) và thời gian thi công.
2. Tổng chiều dài cầu
Tổng chiều dài cầu được xác đònh phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Đặc điểm loại hình kết cấu nhòp ở nhòp thông thuyền.
- Bán kính cong lồi mặt cầu R= 4000m, cùng các tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến.
- Độ dốc dọc tối đa của nền đường đầu cầu khống chế bằng 4%.
- Không thắt hẹp dòng chảy nhằm tránh làm cho hiện tượng xói lở lòng sông thêm
nghiêm trọng.
- Chiều cao đất đắp sau mố.
- Tổng thể cảnh quan kiến trúc công trình.
3. Chủng loại móng mố trụ cầu
Với đặc điểm đòa chất và đòa hình như đã trình bày tại chương I, cũng như loại hình kết
cấu nhòp dự kiến chọn dùng như đã nêu ở trên, chỉ có giải pháp móng cọc cho kết cấu
mố trụ là thích hợp, các loại cọc có thể là loại cọc đóng BTCT tiết diện nhỏ hay cọc tròn
đường kính lớn thi công theo phương pháp khoan nhồi. Việc thi công các loại cọc này
hiện nay khá phổ biến, không gặp trở ngại gì về công nghệ, thiết bò cũng như trình độ
tay nghề của đội ngũ xây dựng cầu.
III. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CƠ BẢN
SVTH: TRẦN TÂN TIẾN

12

MSSV: CD02099


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. BÙI ĐỨC TÂN

Với các đònh hướng đã nêu tại mục II, mục này sẽ đưa ra giải pháp kỹ thuật cho các
phương án kết cấu. Bao gồm các nội dung sau:
1. Hai phương án kết cấu nhòp
a. Phương án I:

+ Gồm 9 nhòp bố trí theo sơ đồ: (3x40m) + (75m+120m+75m) + (3x40m).
+ Tổng chiều dài cầu là 511.1m (tính đến mép sau tường mố).
+ Trắc dọc mặt cầu tạo theo đường cong lồi bán kính R= 4000m.
- Nhòp chính:
+ Sơ đồ bố trí nhòp chính : Gồm 3 nhòp liên tục, bố trí theo sơ đồ 75m+120m+75m.
+ Dầm hộp BTCT M500 dự ứng lực hậu áp đổ tại chỗ bằng phương pháp đúc hẫng cân
bằng trên xe treo, trong đó nhòp thông thuyền rộng 120m. Mặt cắt ngang dạng kết cấu
nhòp có dạng hình hộp, chiều cao thay đổi.
- Nhòp biên:
+ Mỗi bờ gồm 3 nhòp giản đơn 3x40m.
+ Dầm super-T, bằng BTCT M500 UST căng trước.
+ Mặt cắt ngang mỗi nhòp gồm 8 phiến dầm.
b. Phương án II:
+ Gồm 11 nhòp bố trí theo sơ đồ: (4x33m) + (75m+120m+75m) + (4x33m)
+ Tổng chiều dài cầu là L= 535.1m (tính đến mép sau tường mố).
+ Trắc dọc mặt cầu tạo theo đường cong lồi bán kính R= 4000m.
- Nhòp chính:
+ Sơ đồ bố trí nhòp chính : Gồm 3 nhòp liên tục, bố trí theo sơ đồ 75m+120m+75m.
+ Dầm hộp BTCT M500 dự ứng lực hậu áp đổ tại chỗ bằng phương pháp đúc hẫng cân
bằng trên xe treo, trong đó nhòp thông thuyền rộng 120m. Mặt cắt ngang dạng kết cấu
nhòp có dạng hình hộp, chiều cao thay đổi.
- Nhòp biên:
+ Mỗi bờ gồm 4 nhòp giản đơn 4x33m.
+ Dầm chữ “I”, bằng BTCT M500 UST căng sau.
+ Mặt cắt ngang mỗi nhòp gồm 8 phiến dầm.
2. Kết cấu mố - trụ cầu cho cả hai phương án
Mố - trụ cầu bằng bêtông cốt thép đổ tại chỗ nằm trên hệ móng cọc khoan nhồi
Þ150cm.
3. Các kết cấu khác
- Mặt cầu phủ bêtông nhựa.
- Bố trí hệ thống chiếu sáng cho cầu.
- Bố trí hệ lan can tay vòn bằng thép nhúng mạ kẽm trên lề bộ hành khác mức bằng
bằng bêtông cốt thép đổ tại chổ.
- Xây dựng kè chống xói bờ sông bằng bêtông cốt thép đổ tại chỗ nằm trên hệ móng
cọc bêtông cốt thép.
IV. BẢNG KHÁI TOÁN KINH PHÍ CHO HAI PHƯƠNG ÁN NHỊP DẪN
1. Lập bảng khái toán cho hai phương án kết cấu nhòp dẫn
Căn cứ để lập khái toán công trình chúng ta dựa vào đơn giá vật liệu của sở tài chính
vật giá của đòa phương nơi xây dựng công trình. Và những quyết đònh khác của những
đơn vò có liên quan.

SVTH: TRẦN TÂN TIẾN

13

MSSV: CD02099


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. BÙI ĐỨC TÂN

Theo thống kê từ nhiều công trình thì suất đầu tư cho hai loại hình kết cấu này là có
chênh lệch, tuy nhiên mức chênh lệch này là không nhiều và chấp nhận được so với
hiệu quả mà nó mang lại.
Trên cơ sở tham khảo khối lượng một số dầm “I” (L = 33m) và dầm Super – T (L =
40m) đã được sản xuất và thi công, Lập bảng so sánh sơ bộ điều kiện giá thành vật tư
xây dựng cho 2 phương án kết cấu nhòp dẫn như sau:
PHƯƠNG ÁN I - DẦM GIẢN ĐƠN SUPER – T, L = 40m
ST
T

Hạng Mục

I

Kết cấu phần trên

Đơn Giá

Đơn Vò

Khối
lượng

(Triệu đồng)

Thành Tiền
(Triệu đồng)

Dầm Super-T 40m

m3

1373.20

5.60

7,690

Cốt thép dầm Super-T 40m

T

205.98

8.00

1,648

429.40

0.80

344

42.94

7.50

322

4080

10.5

42,840

96.00

3.50

336

3

Bê tông dầm ngang

m

Cốt thép dầm ngang

T
2

Diện tích bản mặt cầu

m

Gối cao su dầm đơn giản

Cái
Tổng cộng

52,844

PHƯƠNG ÁN II - DẦM GIẢN ĐƠN CHỮ “I”, L = 33m
ST
T

Hạng Mục

I

Kết cấu phần trên

Đơn Giá

Đơn Vò

Khối
lượng

(Triệu đồng)

Thành Tiền
(Triệu đồng)

Dầm I đơn giản 33m

m3

1600.00

5.60

8,960

Cốt thép dầm I 33m

T

243.20

8.00

1,946

782.08

0.80

626

51.84

6.80

353

4488

10.5

47,124

128.00

3.50

448

3

Bê tông dầm ngang

m

Cốt thép dầm ngang

T
2

Diện tích bản mặt cầu

m

Gối cao su dầm đơn giản

Cái
Tổng cộng

59,009

GHI CHÚ: Bảng khối lượng trên chỉ nêu các hạng mục cơ bản của kết cấu phần trên,
không nêu các hạng mục của kết cấu phần dưới và các hạng mục có khối
lượng tương đương nhau ở cả 2 phương án (kết cấu mố – trụ, phần nhòp
chính,…).
2. So sánh lựa chọn phương án thiết kế
Thông qua bảng khái toán kinh phí sơ bộ, ta thấy phương án II có mức đầu tư lớn hơn
phương án I. Chênh lệch giữa hai phương án là khoảng 8 tỷ, tuy nhiên phần chênh này
không hoàn toàn là do chênh lệch của suất đầu tư giữa hai dạng kết cấu nhòp mà nó còn
do phần lớn bởi chênh lệch diện tích mặt cầu xây dựng.
SVTH: TRẦN TÂN TIẾN

14

MSSV: CD02099


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. BÙI ĐỨC TÂN

Thông qua giáo viên hướng dẫn, em lựa chọn phương án kết cấu I để thiết kế chi tiết
trong đồ án tốt nghiệp.
V. QUY MÔ – TIÊU CHUẨN KĨ THUẬT CỦA PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1. Quy mô
Quy mô công trình :Vónh cửu.
2. Tiêu chuẩn kó thuật
2.1. Khổ cầu
Bề rộng mặt cầu là 17m được bố trí như sau :
- Phần xe ô tô :
2x3.5m = 7.00m.
- Phần xe thô sơ : 2x3.5m = 7.00m.
- Lề bộ hành :
2x1.20m = 2.40m.
- Dải lan can :
2x0.30m = 0.60m.
2.2. Tải trọng thiết kế
- Tải trọng xe thiết kế
: Xe HL – 93.
- Người trên lề bộ hành
: 300 kG/m2.
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu : 22 TCN 272 – 05.
2.3. Tónh không thông thuyền
- Cấp sông : cấp III.
- Chiều cao thông thuyền : 7.0m, tính từ mực nước ứng với tần suất 5%.
- Chiều rộng thông thuyền : 50m.
2.4. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản được áp dụng khi thiết kế
- Vận tốc thiết kế
: Vtk=80km/h.
- Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu : R = 4000m.
- Độ dốc dọc lớn nhất
: imax = 4%.
VI. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ
1. Kết cấu nhòp
a. Sơ đồ nhòp: Gồm 9 nhòp bố trí theo sơ đồ : 3x40m+(75m+120m+75m)+3x40m, tổng
chiều dài cầu là 511.1m (tính đến mép sau tường mố).
b Nhòp chính:
+ Sơ đồ bố trí nhòp chính : Gồm 3 nhòp liên tục, bố trí theo sơ đồ 75m+120m+75m.
+ Dầm hộp BTCT M500 dự ứng lực hậu áp đổ tại chỗ bằng phương pháp đúc hẫng cân
bằng trên xe treo, trong đó nhòp thông thuyền rộng 120m. Mặt cắt ngang dạng 1 hộp
có vách ngăn ở giữa, thành hộp đứng với các thông số chính như sau:
• Chiều rộng đáy hộp mặt ngoài: 10.0m.
• Chiều cao hộp thay đổi từ 7.0m tại trụ đến 3.0m tại giữa nhòp.

Cáp dự ứng lực dọc dùng 3 loại: bó 22 tao 15.2mm, bó 19 tao 15.2mm và bó 12
tao 15.2mm.
• Ống ghen dùng cho từng loại tao cáp: bó cáp 22 tao và 19 tao dùng ống ghen
Þ100/107mm, bó cáp 12 tao dùng ống ghen Þ80/87mm.
• Mặt trên hộp được căng cáp dự ứng lực ngang với khoảng cách 1.0m/1 sợi. Cáp
ngang dùng bó 4 tao 12.7mm, ống ghen dùng ống dẹt kích thước 19x70mm.
• Sơ đồ phân đốt như sau : Khối đúc trên đà giáo tại đỉnh trụ gồm: K0 dài 4.0m,
khối K1 dài 4.0m. Các khối đúc trên xe treo gồm : K2 đến K6 mỗi khối dài 3.0m,
khối K7 đến K11 mỗi khối dài 3.5m, khối K12 đến K16 mỗi khối dài 4.0m, khối
đúc trên đà giáo trong bờ K17 dài3.5m, khối hợp long K18 dài 3.0m.
SVTH: TRẦN TÂN TIẾN

15

MSSV: CD02099


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. BÙI ĐỨC TÂN

Gối cầu dùng loại gối cao su chậu thép mua của nước ngoài, Có thể tham khảo các
loại gối GPZ do hãng OVM chế tạo với quy cách như sau :
Khả năng
Khả năng dòch
Kích thước
chòu
chuyển tối thiểu
Vò trí đặt gối
ngoài của gối
Nén tối thiểu
Dọc cầu/ngang
(mm)
(T)
cầu (mm)
- Tại 2 trụ nhòp biên T3, T6:
+ Di động song hướng GPZ8SX
800
100/40
820x1140x170
+ Di động hướng dọc GPZ8DX
800
100/0
925x1140x170
- Trụ nhòp chính T4:
+ Di động hướng
6000
0/200
2360x2620x360
ngangGPZ60DX
6000
0/0
2280x2280x360
+ Cố đònh 2 hướng GPZ60GD
- Trụ nhòp chính T5:
+ Di động song hướng GPZ60SX
6000
200/50
2300x2580x360
+ Di động hướng dọc GPZ60DX
6000
200/0
2620x2360x360
Có thể sử dụng gối do các hãng khác chế tạo có kích thước và tính năng tương đương.
Gối của bất kỳ hãng nào cũng phải có chứng nhận chất lượng sản phẩm.
c. Nhòp dẫn:
+ Mỗi bờ gồm 3 nhòp giản đơn 3x40m.
+ Dầm super-T, bằng BTCT M500 UST căng trước, gồm 2 loại :
• Loại 1 : dùng cho nhòp số 1, 3, 7, 9 có chiều dài L = 39.18m.
• Loại 2 : dùng cho nhòp số 2, 8 có chiều dài L = 38.33m.
+ Mặt cắt ngang dầm dạng hộp hở, thành mỏng xiên, chiều cao không đổi H=1.75m;
đoạn kê trên mũ trụ ở 2 đầu dầm được cắt khấc bậc để giảm chiều cao kết cấu và đảm
bảo mỹ quan do tạo đáy dầm bằng đáy mũ trụ. Khoảng hở 1.70m giữa 2 đầu dầm của 2
nhòp cạnh nhau được giải quyết bằng chiều rộng mũ trụ kết hợp đổ bản BTCT mặt cầu
lên trên. Ở đáy dầm tại vò trí đầu dầm và các vách ngăn bố trí ống PVC Þ25/30 để
thoát nước.
+ Liên kết các dầm chủ bằng 2 dầm ngang BTCT M350 tại vò trí đầu dầm.
+ Bản mặt cầu bằng BTCT M300 dày 20 cm đổ tại chỗ sau khi lao lắp xong dầm chủ, liên
kết giữa dầm chủ với bản mặt cầu bằng thép neo Þ16. Bản mặt cầu phủ qua đỉnh mũ trụ
và làm việc theo sơ đồ liên tục nhiệt.
+ Gối cầu dùng loại gối cao su cốt bản thép. Có thể tham khảo các loại gối do hãng Liểu
Châu Trung Quốc chế tạo với quy cách như sau :
Khả năng biến vò Khả năng biến
Sức chòu nén
Vò trí đặt gối
Kích thước
ngang tối thiểu
vò góc tối thiểu
min(KN)
(mm)
tgÞ
Mố M1, M2, trụ T3,
400x450x78
1800
30
0.0063
T6
Trụ T1, T2, T7, T8
300x600x78
1800
30
0.0091
Có thể sử dụng gối do các hãng khác chế tạo có kích thước và tính năng tương đương. Gối
của bất kỳ hãng nào cũng phải có chứng nhận chất lượng sản phẩm.
d. Mặt cầu:


SVTH: TRẦN TÂN TIẾN

16

MSSV: CD02099


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. BÙI ĐỨC TÂN

+ Lớp phủ mặt cầu gồm lớp chống thấm nhập ngoại có thể là loại vật liệu tạo thành một
lớp dán trên bề mặt bê tông hoặc loại tạo thành màng được phun trên bề mặt bê tông;
sau đó là lớp bê tông nhựa hạt mòn. Độ dốc ngang 2 mái 1% được tạo bằng chính mặt bê
tông của dầm hộp đối với nhòp liên tục hoặc tạo dốc mặt mũ mố trụ đối với nhòp dẫn.
+ Trắc dọc cầu được tạo theo đường cong tròn lồi R = 4000m, đoạn tiếp tuyến có độ dốc
4%.
+ Khe hở tại trụ chuyển tiếp giữa nhòp chính và nhòp dẫn cũng như tại mố được phủ bằng
khe co
giãn cao su cốt bản thép hoặc bằng thép. Trên mặt cắt ngang khe co giãn này được bố trí
trên toàn phần mặt đường xe chạy và cả trên phần lan can lề người đi.
+ Gờ lan can bằng BTCT M300 đổ tại chỗ kết hợp lắp ghép.
+ Lề bộ hành : gờ lề bộ hành bằng BTCT M300 đổ tại chỗ liên kết với mặt cầu có cốt
thép chờ liên kết. Mặt lề bộ hành gồm các tấm BTCT M300 đúc sẵn phía trên có phủ 1
lớp vữa xi măng M100 dày 2cm, tại khe giữa các tấm được tạo chỉ rộng 1m lõm vào
trong.
+ Hệ thống lan can: cột, lan can, tay vòn bằng thép mạ kẽm dày 150µm.
+ Hệ thống thoát nước mặt cầu gồm các ống nhựa PVC Þ160mm phân bố dọc theo chiều
dài cầu ở sát mép 2 bên gờ lan can. Phần ống xuống trên phần nhòp sẽ được trôn sẵn
trong thân trụ, mố để thoát nước ra mặt đất tự nhiên. Riêng phần thoát nước nhòp chính
được đổ trực tiếp xuống sông.
2. Kết cấu mố-trụ
a. Kết cấu mố:
- Dạng mố tường chắn bằng BTCT M300 đổ tại chỗ.
- Móng : móng cọc khoan nhồi BTCT M350, mỗi mố gồm 8 cọc, chiều dài dự kiến mỗi
cọc L=15m, mũi cọc hạ vào tầng đá dạng sét kết khoảng 5m. Lớp lót đáy móng bằng bê
tông đá 4x6cm M100 dày 10cm.
- Trong phạm vi đường 2 đầu cầu mái taluy, tứ nón được lát gạch trồng cỏ dày 8cm. Chân
khay bằng đá hộc xây vữa xi măng M100 đặt trên nền thiên nhiên. Để tăng độ ổn đònh,
phía trước mố được đắp bệ phản áp rộng 4m.
- Sau mố đặt bản quá độ bằng BTCT M300 dày 30cm, dài 5m, rộng 16.0m.
b. Kết cấu trụ:
- Trụ T1, T2, T7, T8:
+ Trụ thân đặc dạng chữ “I”, ở giữa dày 1.4m và ở 2 đầu dày 1.8m bằng BTCT M300 đổ
tại chỗ. Mặt ngoài thân trụ tạo chỉ lõm vào trong theo phương ngang. Mũ trụ bằng BTCT
M300 dạng chữ “T “ ngược.
+ Móng cọc khoan nhồi BTCT M350 Þ150cm, mỗi trụ gồm 6 cọc, chiều dài cọc dự kiến
L=14m đối với trụ T1, T8 và L=17m đối với trụ T2, T7. Mũi cọc hạ vào tầng đá dạng sét
kết khoảng từ 4m đến 5m. Lớp lót đáy móng bằng bê tông đá 4x6cm M100 dày 10cm.
- Trụ T3, T6:
+ Trụ thân đặc dạng chữ “I”, ở giữa dày 1.4m và ở 2 đầu dày 1.8m bằng BTCT M300 đổ
tại chỗ. Mặt ngoài thân trụ tạo chỉ lõm vào trong theo phương ngang. Mũ trụ bằng BTCT
M300 dạng chữ “T “ ngược.
+ Móng cọc khoan nhồi BTCT M350 Þ150cm, mỗi trụ gồm 8 cọc, chiều dài cọc dự kiến
L=19m. Mũi cọc hạ vào tầng đá dạng sét kết khoảng từ 4,5m. Lớp lót đáy móng bằng
bê tông đá 4x6cm M100 dày 10cm.
SVTH: TRẦN TÂN TIẾN

17

MSSV: CD02099


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. BÙI ĐỨC TÂN

- Trụ T4, T5:
+ Trụ thân đặc dạng chữ “I”, ở giữa dày 3.6m và ở 2 đầu dày 4.0m bằng BTCT M400 đổ
tại chỗ. Mặt ngoài thân trụ tạo chỉ lõm vào trong theo phương ngang.
+ Móng cọc khoan nhồi BTCT M350 Þ150cm, mỗi trụ gồm 24 cọc, chiều dài cọc dự kiến
L=15m. Mũi cọc hạ vào tầng đá dạng sét kết khoảng từ 7,5m đến 10m. Dưới đáy móng
là lớp bê tông bòt đáy M200 dày 300cm.

SVTH: TRẦN TÂN TIẾN

18

MSSV: CD02099



x

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×