Luận văn Giả định là thiết kế cầu qua sông V29

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường Luận văn tốt nghiệp: Giả định là thiết kế cầu qua sông V29 Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 1 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường MỤC LỤC MỤC LỤC............................................................................................................... 1 CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN ................................................... 5 LỜI CÁM ƠN ......................................................................................................... 6 CHƯƠNG II : CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH ....................... 7 II.1 Điều kiện địa hình...................................................................................... 7 II.2 Điều kiện địa chất ...................................................................................... 7 II.3 Điều kiện khí hậu thủy văn......................................................................... 7 II.4 Điều kiện cung ứng vật liệu........................................................................ 7 II.5 Năng lực và máy móc thi công ................................................................... 8 II.6 Điều kiện kinh tế xã hội ............................................................................. 8 II.7 Hiện trạng giao thông................................................................................. 8 PHẦN I : ................................................................................................................. 9 THIẾT KẾ SƠ BỘ (30%) ........................................................................................ 9 CHƯƠNG I : ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU................................................................................................... 10 I.1 Đánh gia điều kiện địa hình ....................................................................... 10 I.2 Đánh giá điều kiện địa chất........................................................................ 10 I.3 Điều kiện khí hậu, thủy văn, thông thuyền................................................. 10 I.4 Điều kiện cung ứng vật liệu, nhân lực, thiết bị........................................... 10 I.5 Các giải pháp kết cấu................................................................................. 11 CHƯƠNG II : ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ ......................................... 12 II.1 Phương án 1 : Cầu liên tục BTCT ............................................................ 12 II.2 Phương án 2 : Cầu dây văng..................................................................... 13 II.3 Phương án 3 : Cầu giản đơn Super T........................................................ 14 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DƯL THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG.................................................. 16 I Tính toán các hạng mục công trình............................................................... 16 II Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu.................................................. 20 Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 2 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường III Tính toán số lượng cọc trong bệ mố........................................................... 21 IV Tính toán số lượng cọc cho trụ................................................................... 23 V Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ.......................................................... 26 VI Tính toán số cọc cho mố............................................................................ 33 VII Tính toán số cọc cho trụ ........................................................................... 33 VIII Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp .......................................................... 34 IX Tổng hợp khố lượng .................................................................................. 40 X Tính khái toán phương án 1 ........................................................................ 41 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DÂY VĂNG DẦM LIÊN TỤC BTCT THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG CÂN BẰNG ............................... 43 I Tính toán khối lượng các hạng mục công trình trên cầu................................ 43 II Tính toán khối lượng các bộ phận công trình............................................... 46 III Chi tiết cấu tạo và tính toán khối lượng dây văng....................................... 47 IV Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố ............................................... 48 V Tính toán và xác định số lượng cọc cho tháp............................................... 50 VI Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ......................................................... 52 VII Tính toán số cọc cho mố........................................................................... 61 VIII Tính toán số cọc cho tháp........................................................................ 61 IX Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp............................................................. 62 X Tổng hợp khối lượng phương án 2 .............................................................. 68 XI Tính khái toán phương án 2 ....................................................................... 69 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU SUPER T................................................ 71 I Tính toán các hạng mục công trình............................................................... 71 II Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố................................................. 77 III Tính toán và xác định số lượng cọc cho trụ................................................ 82 IV Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp............................................................. 86 V Tính toán và bố trí cốt thép ......................................................................... 89 VI Tổng hợp khối lượng phương án 3............................................................. 92 VII Tính khái toán phương án 3...................................................................... 93 CHƯƠNG VI : SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN .................................................... 95 I Cơ sở để chọn phương án đưa vào thiết kế kỹ thuật...................................... 95 Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 3 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường II So sánh các phương án theo giá thành dự toán ............................................ 95 III So sánh các phương án theo điều kiện thi công, chế tạo ............................. 95 IV So sánh các phương án theo điều kiện khai thác sử dụng ........................... 97 V kết luận và kiến nghi................................................................................... 97 PHẦN II ................................................................................................................ 99 THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU LIÊN TỤC BTCT ĐÚC HẪNG (50%) ................. 99 CHƯƠNG I : THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP ......................................................... 100 I Tính toán dầm theo phương ngang cầu .............................................................. 100 I.1 Cấu tạo dầm ............................................................................................ 100 I.2 Nguyên lý tính toán ................................................................................. 100 I.3 Xác định nội lực trong dầm theo phương ngang cầu ................................ 101 I.4 Xác định cốt thép tại các tiết diện tính toán ............................................. 120 II Tính toán dầm theo phương dọc cầu................................................................. 132 II.1 Đặc điểm cấu tạo.................................................................................... 132 II.2 Các nguyên tắc tính toán và tổ hợp nội lực............................................. 132 II.3 Kết cấu nhịp trong giai đoạn thi công..................................................... 136 II.4 Kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác, sử dụng ..................................... 145 II.5 Mất mát ứng suất.................................................................................... 147 II.6 kiểm tra các tiết diện trong giai đoạn thi công theo TTGH CĐ1 ............. 149 II.7 Kiểm toán các tiết diện trong giai đoạn khai thác, sử dụng theo TTGHCĐ... ..................................................................................................................... 152 II.8 Kiểm toán các tiết diện trong giai đoạn khai thác, sử dụng theo TTGHSD ... ..................................................................................................................... 160 PHẦN III............................................................................................................. 162 THIẾT KẾ THI CÔNG (20%) ............................................................................. 162 CHƯƠNG I : THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1.................................................... 163 I Đặc điểm cấu tạo của trụ T1....................................................................... 163 II Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu ...................................................... 163 III Đề xuất phương án thi công trụ T1........................................................... 164 IV Trình tự thi công trụ T1 ........................................................................... 165 V Các công tác chính trong quá trình thi công trụ......................................... 165 Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 4 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường VI Thi công bê cọc, thân trụ ......................................................................... 181 CHƯƠNG II : THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP..................................... 190 I Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu ....................................................... 190 II Đề xuất các phương án và chọn phương án thi công.................................. 191 III Xác định trình tự thi công kết cấu nhịp .................................................... 193 IV Một số yêu cầu về vật liệu ....................................................................... 215 V Nguyên lý cấu tạo và chọn loại xe đúc ...................................................... 222 VI An toàn lao động ..................................................................................... 222 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 224 Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 5 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG V29. Các số liệu ban đầu I.1.Địa hình: Sông V29 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 cát hạt mịn có chiều dày trung bình 6,0m. - Lớp á cát có chiều dày trung bình 3,0m. - Lớp cát hạt thô có chiều dày vô cùng. I.3.Thuỷ văn: - Mực nước cao nhất : 14,0 m. - Mực nước thông thuyền: 11,5 m. - Mực nước thấp nhất: 5,0 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: - Qui mô xây dựng : Vĩnh cửu. - Tần suất lũ thiết kế : P =1%. - Tải trọng thiết kế : Hoạt tải HL-93 và đoàn người 3KN/m2. - Khẩu độ cầu : Lo = 190 m. - Khổ cầu : K = 7 + 2x1,5 m. - Cấp sông : Cấp V. - Nhịp thông thuyền: 25 m I.6.Phạm vi nghiên cứu của đồ án: - Thiết kế sơ bộ ( lập dự án khả thi ) : 30 %. - Thiết kế kỹ thuật : 50 %. - Thiết kế thi công : 20 %. Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 6 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường LỜI CẢM ƠN Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước, trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vận tải. Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xây dựng Cầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua, với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi và trau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp một phần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước. Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua sông V29 đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông để sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc. Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêm cho em. Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh và các thầy giáo trong bộ môn Cầu Hầm khoa Xây Dựng Cầu Đường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Đà nẵng ngày 05 tháng 06 năm 2007 Trần Thành Nhân Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 7 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường Chương II : CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH 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 gầm cầu 25m ) và khẩu độ cầu Lo=190 m. II.2.Điều kiện địa chất: Địa chất lòng sông chia làm lớp rõ rệch : - Lớp cát hạt mịn có chiều dày trung bình 6,0m. - Lớp á cát có chiều dày trung bình 3,0m. - Lớp cát hạt thô có chiều dày vô cùng. II.3.Điều kiện khí hậu - thuỷ văn: II.3.1. Điều kiện khí hậu: Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanh năm khoảng 27oC. Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 38oC. 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 15-20oC. 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. Các số liệu thuỷ văn : - Mực nước cao nhất : 14,0 m. - Mực nước thông thuyền : 11,5m - Mực nước thấp nhất : 5,0m 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 V29 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: Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 8 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường Sử dung các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái Nguyên, Biên Hoà...hoặc các loại thép liên doanh như Việt_Nhật, Việt _Úc... II.4.3. Xi măng : Hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh, thành luôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng. Vì vây, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây dựng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra. II.5.Năng lực và máy móc thi công: Công ty trúng gói thầu thi công công trình này có đầy đủ phương tiện và thiết bị phục vụ thi công, đội ngũ công nhân và kỹ sư chuyên môn cao và dày dạn kinh nghiệm trong vấn đề thiết kế và xây dựng, hoàn toàn có thể đưa công trình vào khai thác đúng tiến độ. Đặc biệt đội ngũ kỹ sư và công nhân đã dần tiếp cận được những công nghệ mới về xây dựng cầu. Mặt khác khi có công việc đòi hỏi nhiều nhân công thì có thể thuê dân cư trong vùng, nên khi thi công công trình không bị hạn chế về nhân lực. Còn đối với máy móc thiết bị cũng có thể thuê nếu cần. II.6.Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực cầu: Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng có mật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, bên cạnh đó là buôn bán nhỏ và tập trung như hàng quán, chợ búa trong vùng. Nhân dân ở đây cũng là nguồn nhân lực cần thiết trong quá trình xây dựng công trình cầu. II.7.Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư: Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công trình này bởi vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và 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. Từ đó sẽ phát triển được ngành dịch vụ du lịch của địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế _ văn hóa của người dân địa phương nói chung. Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 9 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ  * PHƯƠNG ÁN I : CẦU LIÊN TỤC BTCT. * PHƯƠNG ÁN II : CẦU DÂY VĂNG. * PHƯƠNG ÁN III : CẦU SUPER TEE. 30% Sinh viên thực hiện : Trần Thành Nhân – Lớp 02X3B Trang 10 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường Chương I: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU. I.1.Đánh giá 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 gầm cầu 25 m và khẩu độ cầu L0=190 m nên chọn những giải pháp kết cấu phù hờp với điều kiện thi công. I.2.Đánh giá điều kiện địa chất: Địa chất lòng sông chia làm 3 lớp rõ rệch: - Lớp cát hạt mịn có chiều dày trung bình 6,0m. - Lớp á cát có chiều dày trung bình 3,0m. - Lớp cát hạt thô có chiều dày vô cùng. Nhận xét: Nói chung với địa chất lòng sông lòng sông như vậy ta thấy rất thuận lợi cho việc thi công ma sát, tuy giá thành củng như việc thi công cọc khoan nhồi đắt tiền và phức tạp hơn nhiều so với cọc đóng, nhưng khi dùng cọc khoan nhồi thì sẽ giảm bớt số lượng cọc và khả năng chịu tải lớn hơn so với cọc đóng, do đó trong hai phương án cầu liên tục và cầu dây văng ta sử dụng cọc khoan nhồi, phương án cầu Super T dùng cọc đóng I.3.Điều kiện khí hậu, thuỷ văn, thông thuyền: Tình hình xói lở: do dòng sông không uốn khúc và chảy khá êm nên tình hình xói lở hầu như không xảy ra. Ở những chổ có nước, mặt trên của bệ đặt thấp hơn mực nước từ 0,3÷ 0,5m, còn ở những nơi không có nước mặt thì gờ móng đặt ở cao độ mặt đất sau khi xói lở. Do độ ẩm không khí khá cao thêm vào đó là điều kiện khí hậu khắc nghiệt nên loại vật liệu chủ đạo là bê tông cốt thép. Kết cấu thép vẫn có thể sử dụng nếu có điều kiện bảo quản tốt, sửa chữa gia cố kịp thời. I.4.Điều kiện cung ứng vật liệu, nhân lực thiết bị: Nguồn vật liệu cát, sỏi có thể dùng vật liệu địa phương. Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây có chất lượng tốt, đá được lấy từ mỏ đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu. I.4.1. Vật liệu thép: Sử dụng các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái Nguyên, Biên Hoà...hoặc các loại thép liên doanh của Việt Nam và