Đồ án Thiết kế và tính toán cầu dầm cáp hỗn hợp
THIẾT KẾ CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP - EXTRADOSED BRIDGE -
Giáo viên hướng dẫn : PGS-TS TRẦN ĐỨC NHIỆM
Giáo viên đọc duyệt : THS NGUYỄN VĂN CHỪNG
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN TRUNG KIÊN
Lớp : Cầu - Đường bộ A K41
Trường : ĐH Giao thông vận tải – Hà Nội.
MỤC LỤC STT TÊN MỤC
NỘI DUNG THIẾT KẾ TRANG 1
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3 2
Nhận xét của giáo viên đọc duyệt 4 3
Tổng quan 6 4
Phần I
Thiết kế sơ bộ Các phương án 6 5
Chương I
Phương án sơ bộ I :
Cầu treo dây văng 9 6
Chương II
Phương án sơ bộ I :
Cầu liên tục đúc hẫng
38 7
Chương III
Phương án sơ bộ I :
Cầu dầm cáp hỗn hợp
72 8
Chương IV
So sánh lựa chọn PA thiết kế kĩ thuật
105 9
Phần II
THIẾT KẾ KĨ THUẬT 109 10
109 11
126 12
154 13
201 14
209 15
232 16
281 17
322
TỔNG QUAN I – ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU
I.1 – ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐỊA HÌNH – THUỶ VĂN.
- Chế độ thuỷ văn ít thay đổi
+) MNCN : 1,55 m
+) MNTT : 1,48m
+) MNTN : -2,47 m
- Khẩu độ thoát nước yêu cầu : L = 400m
I.2 – ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐỊA CHẤT
- Đã tiến hành khoan tại 4 lỗ khoan ỏ vị trí xây dựng cầu dự kiến và có kết quả sau :
+) Lớp 1 : Lớp sét pha cát trạng thái dẻo cứng :
+) Lớp 2 : Cát pha sét trạng thái nửa cứng
+) Lớp 3 : Cát hạt vừa bão hoà nước , trạng thái chặt
+) Lớp 4 : Cát hạt thô bão hoà nước , trạng thái chặt
Lớp Chiều dày H m Hệ số rỗng e Độ sệt B KN/m3 Lực dính C KN/m2 Cường độ R’ KN/m2 Góc ma sát độ 1 8,5 0,7 0,4 18 14 120 22 2 7,5 0,5 0,2 18 12 250 25 3 9,6 18 6 250 38 4 Vô hạn 18 330 40
II – CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG
II.1 – QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG
II.1.1 – Quy trình thiết kế
- Quy trình thiết kế : Quy trình thiết kế đường ôtô
- Quy trình thiết kế cầu cống : 22TCN – 272 – 01 (Bộ GTVT)
II.1.2 – Các nguyên tắc thiết kế
- Công trình được thiết kế vĩnh cửu , có kết cấu thanh thoát phù hợp vơi squy mô của tuyến đường.
- Đáp ứng được yêu cầ quy hoạch , phân tích tương lai của tuyến đường.
- Thời gian thi công ngắn.
- Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng
- Giá thành xây dựng thấp.
II.2 – CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CƠ BẢN.
II.2.1 – Quy mô xây dựng
- Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ >100 năm.
II.2.2 – Tải trọng thiết kế
- Sử dụng cấp tải trọng theo quy trình thiết kế cầu : 22TCN – 272 - 2001
+) Hoạt tải thiết kế : HL93
+) Tải trọng Người : 3 KN/m2
- Hệ số tải trọng
+) Tĩnh tải giai đoạn 1 : g1 = 1,25
+) Tĩnh tải giai đoạn 2 : g2 = 1,5
+) Hoạt tải : g1 = 1,75
- Hệ số động (hệ số xung kích ) : IM = 1+ 25 / 100 = 1,25
II.2.3 – KHổ cầu thiết kế
- Mặt cắt ngang thiết kế cho 2 làn xe với vận tốc thiết kế : V=60 km/h
- Mặt cắt ngang khổ : K = 4x7,5+2x1,5
+) Phần xe chạy : Bxe = 4x3,75 m
+) Phần lề bộ hành : Ble = 2x1,5m
II.2.4 – KHổ thông thuyền
- Sông thông thuyền cấp I :
+) Tĩnh cao : H = 10 m
+) Tĩnh ngang : B = 80m
II.2.5 – Trắc dọc cầu
- Cầu nằm trên đường cong tròn R = 3000 m
- Độ dốc dọc cầu : i = 3%
III – CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU VÀ SO SÁNH LỰA CHỌN .
III.1 – NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU
- Đáp ứng yêu cầu thông thuyền
- Giảm tối thiểu các trụ giữa sông
- Sơ đồ nhịp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc tận dụng thiết bị công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước.
- Đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi công.
- Đạt hiệu quả kinh tế cao , giá thành rẻ.
6 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2518 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế và tính toán cầu dầm cáp hỗn hợp, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ch¬ng VI : tÝnh duyÖt c¸p v¨ng
I – §Æc ®iÓm cÊu t¹o cña hÖ c¸p v¨ng
I.1 – S¬ ®å ph©n bè
I.2 – C¸c tÝnh chÊt cña thÐp lµm c¸p v¨ng.
- Sö dông lo¹i c¸p C§C lo¹i bã xo¾n 7 sîi cña h·ng VSL cã c¸c chØ tiªu nh sau :
+) §êng kÝnh danh ®Þnh : 15,2 mm
+) DiÖn tÝch mÆt c¾t danh ®Þnh : 140 mm2
+) Giíi h¹n ch¶y : fpy = 1670 Mpa
+) Giíi h¹n bÒn : fpu = 1860 Mpa
- M« ®un ®µn håi : EPS = 197000 Mpa
- C¸c d©y 1 ®Õn 8 sö dông bã 22 tao
- C¸c d©y 9 vµ 10 sö dông lo¹i bã 31 tao
I.3 – NhËn xÐt sù lµm viÖc cña c¸p v¨ng.
- Thùc chÊt c¸p v¨ng lµ 1 h×nh tøc D¦L ngoµi. C¸c bã c¸p v¨ng ®îc ®a lªn khái bÒ mÆt cña dÇm cøng vµ liªn kÕt víi cét th¸p cã chiÒu cao thÊp ®Æt trªn ®Ønh trô. Vai trß cña c¸p v¨ng kh¸c h¼n víi d©y v¨ng trong cÇu d©y v¨ng. §èi víi cÇu d©y v¨ng, c¸c d©y cã nhiÖm vô chÞu tÜnh t¶i giai ®o¹n1 vµ 1 phÇn ho¹t t¶i, do ®ã sù thay ®æi ¦S trong d©y v¨ng lµ rÊt lín khi chÞu tÜnh t¶i g®2 vµ ho¹t t¶i nªn ¦S khèng chÕ trong d©y v¨ng chØ ®îc phÐp 0,45 fpu. Cßn ®èi víi cÇu Extradosed øng sö gÇn gièng víi cÇu dÇm h¬n, do ®Çm cã ®é cøng rÊt lín, cßn c¸p v¨ng th«ng thêng sö dông c¸c lo¹i bã 19, 22, 27,31 tao h¬n n÷a c¸c bã cã gãc nghiªng rÊt bÐ, do ®ã ®èi víi tÜnh t¶i g®2 vµ ho¹t t¶i th× chñ yÕu la dÇm cøng chÞu, sù thay ®æi ¦S trong c¸p c¨ng t¬ng ®èi Ýt khi chÞu tÜnh t¶i g® 2 vµ ho¹t t¶i, øng suÊt trong c¸p v¨ng cho phÐp ®Õn 0,6-0,65 fpu.
II – TÝnh to¸n néi lùc trong c¸p v¨ng.
II.1 – TÝnh néi lùc d©y v¨ng trong giai ®o¹n thi c«ng
- Víi cÇu Extradosed, lùc c¨ng trong c¸p v¨ng thêng ®îc chän s½n gi¸ trÞ, ë ®©y lùc c¨ng trong c¸p v¨ng c¸c d©y 1 ®Õn 8 ®îc c¨ng ®Õn 0,4fpu, c¸c d©y 9 vµ 10 ®îc c¨ng ®Õn 0,35 fpu tõ ®ã x¸c ®Þnh ®ùoc lùc c¨ng trong c¸c d©y:
D©y
Lùc c¨ng
KN
1
2291,52
2
2291,52
3
2291,52
4
2291,52
5
2291,52
6
2291,52
7
2291,52
8
2291,52
9
2825.34
10
2825.34
- Néi lùc trong c¸c d©y trong giai ®o¹n thi c«ng b»ng tæng hîp cña c¸c lùc sau:
+ Lùc c¨ng trong d©y
+ Lùc c¨ng t¨ng thªm do TLBT cña c¸c ®èt dÇm
+ Lùc c¨ng t¨ng thªm do ®Æt vµ dì c¸c t¶i träng thi c«ng
+ Lùc nÐn trong d©y do sù c¨ng c¸c d©y sau ¶nh háng ®Õn c¸c d©y ®· c¨ng tríc.
- Sö dông Midas/Civil 6.3.0 ®Ó tÝnh to¸n.
- S¬ ®å x¸c ®Þnh néi lùc trong d©y: Gåm 22 s¬ ®å ®· nªu trong phÇn TK s¬ bé
S¬ ®å ®óc h½ng c¸c ®èt dÇm kÕt hîp c¨ng c¸p v¨ng
- T¶i träng :
+) Träng lîng b¶n th©n c¸c ®èt dÇm
+) T¶i träng thi c«ng tÝnh to¸n : qTC =1,5. 0,024 . 19,9 = 7,164 KN/m.
+) Träng lîng 1 xe ®óc : PXD = 800 KN
+) Lùc c¨ng ban ®Çu trong c¸p v¨ng
B¶ng tæng hîp néi lùc trong c¸p v¨ng giai ®o¹n thi c«ng .
D©y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Gi©i ®o¹n thi c«ng
KN
KN
KN
KN
KN
KN
KN
KN
KN
KN
K8
2841.0
K9
2817.9
2840.7
K10
2792.9
2814.6
2837.8
K11
2766.6
2786.8
2808.9
2834.9
K12
2763.3
2784.9
2808.6
2836.4
2294.8
K13
2760.1
2783.1
2808.5
2838.1
2298.4
2297.1
K14
2756.8
2781.2
2808.4
2839.9
2302.2
2303.0
2299.4
K15
2753.1
2779.1
2808.0
2841.5
2305.9
2308.8
2307.4
2301.6
K16
2728.2
2751.9
2778.8
2810.6
2273.4
2275.0
2272.5
2265.9
2767.7
K17
2704.1
2725.6
2750.5
2780.5
2241.7
2241.8
2238.1
2230.5
2723.3
2767.1
K18
2788.0
2828.2
2873.0
2923.5
2405.6
2426.5
2443.1
2455.1
3021.9
3087.3
K19
2875.6
2936.0
3002.6
3075.9
2581.2
2625.4
2665.0
2699.5
3348.6
3439.5
K20
2966.9
3049.2
3139.4
3237.6
2768.5
2838.5
2903.9
2963.8
3703.4
3823.6
Xong XD
2947.9
3026.1
3112.1
3206.0
2732.5
2798.2
2859.5
2915.6
3639.7
3755.9
HL biªn
2963.4
3047.3
3139.8
3240.6
2774.5
2847.6
2916.5
2980.1
3727.9
3853.0
HL gi÷a
3008.9
3100.4
3200.6
3309.3
2851.1
2932.1
3008.6
3079.6
3858.8
3992.2
Dì TT thi c«ng
2989.7
3079.0
3177.2
3284.1
2824.2
2903.9
2979.2
3049.3
3820.7
3953.4
II.2 – TÝnh néi lùc c¸p v¨ng giai ®o¹n khai th¸c
- Giai ®o¹n khai th¸c lµ giai ®o¹n kÕt cÊu cÇu ®· h×nh thµnh hoµn chØnh , ®ã lµ s¬ ®å kÕt cÊu liªn tôc 8 nhÞp.
- Néi lùc d©y v¨ng trong giai ®o¹n khai th¸c ®îc lÊy theo nguyªn lý céng t¸c dông gi¸ trÞ néi lùc cña d©y v¨ng trong 2:
S¬ ®å cÇu d©y v¨ng chÞu tÜnh t¶i giai ®o¹n II
- T¶i träng: T¶i träng g®2 TC: DW=69,22 KN/m
- S¬ ®å: cÇu liªn tôc 8 nhÞp.
S¬ ®å cÇu d©y v¨ng chÞu ho¹t t¶i
- T¶i träng :
+) Ho¹t t¶i thiÕt kÕ : HL 93 vµ t¶i träng Ngêi (300 Kg/m2).
+) Néi lùc do ho¹t t¶i thiÕt kÕ ®îc lÊy gi¸ trÞ lín nhÊt trong 2 tæ hîp :
1 – Tæ hîp 1 : Xe t¶i + Lµn + Ngêi
2 – Tæ hîp 1 : Xe 2 trôc + Lµn + Ngêi
- S¬ ®å: cÇu liªn tôc 8 nhÞp.
- Néi lùc trong d©y v¨ng do tÜnh t¶i giai ®o¹n 2 vµ ho¹t t¶i ®îc x¸c ®Þnh b»ng ch¬ng tr×nh Midas/Civil 6.3.0
KÕt qu¶ tÝnh néi lùc d©y v¨ng giai ®o¹n khai th¸c
+ Néi lùc lín nhÊt trong d©y do Ho¹t t¶i +tt g®2 (KN)
D©y
Do Truck
Tandom
NhÞp gi÷a
NhÞp biªn
NhÞp gi÷a
NhÞp biªn
1
470.42
402.89
452.90
389.68
2
519.68
434.29
500.79
420.77
3
563.80
460.64
543.69
446.91
4
600.42
481.58
579.32
467.88
5
628.50
499.91
606.64
485.63
6
647.39
515.76
625.00
500.06
7
657.08
529.24
634.37
512.05
8
657.72
540.05
634.94
521.43
9
797.33
673.82
769.56
649.31
10
777.57
683.83
750.28
657.77
+ Néi lùc nhá nhÊt trong d©y do Ho¹t t¶i =tt g®2 (KN)
D©y
Do Truck
Tan dom
NhÞp gi÷a
NhÞp biªn
NhÞp gi÷a
NhÞp biªn
1
221.25
184.49
222.19
186.14
2
249.02
202.60
249.82
204.20
3
272.93
217.48
274.03
219.05
4
291.45
228.67
292.70
230.22
5
304.15
235.59
305.70
237.24
6
311.31
238.20
313.15
240.14
7
313.09
235.55
315.19
238.15
8
309.54
227.73
311.90
231.28
9
368.99
263.87
372.17
269.73
10
351.65
243.06
355.11
250.69
II.3 – Tæng hîp néi lùc c¸p v¨ng trong c¶ 2 giai ®o¹n.
- Néi lùc d©y v¨ng trong c¶ 2 giai ®o¹n ®îc lÊy tæng gi¸ trÞ lín nhÊt trong giai ®o¹n thi c«ng víi gi¸ trÞ lín nhÊt trong giai ®o¹n khai th¸c.
- B¶ng tæng hîp néi lùc d©y v¨ng trong c¶ 2 giai ®o¹n :
+ Néi lùc lín nhÊt trong d©y trong c¶ 2 giai ®o¹n (KN)
Truck
Tandom
D©y
NhÞp gi÷a
NhÞp biªn
NhÞp gi÷a
NhÞp biªn
1
3460.16
3392.63
3442.64
3379.41
2
3598.66
3513.27
3579.77
3499.75
3
3740.98
3637.82
3720.87
3624.09
4
3884.51
3765.67
3863.41
3751.97
5
3452.73
3324.15
3430.88
3309.87
6
3551.26
3419.63
3528.88
3403.94
7
3636.32
3508.48
3613.61
3491.29
8
3707.02
3589.35
3684.25
3570.73
9
4618.07
4494.56
4590.30
4470.05
10
4730.98
4637.24
4703.69
4611.18
+ Néi lùc bÐ nhÊt trong d©y trong c¶ 2 giai ®o¹n (KN)
Do Truck
Tandom
D©y
NhÞp gi÷a
NhÞp biªn
NhÞp gi÷a
NhÞp biªn
1
3210.99
3174.23
3211.93
3175.87
2
3328.00
3281.59
3328.80
3283.18
3
3450.11
3394.66
3451.21
3396.23
4
3575.54
3512.76
3576.79
3514.31
5
3128.38
3059.82
3129.93
3061.47
6
3215.19
3142.07
3217.02
3144.01
7
3292.33
3214.79
3294.43
3217.39
8
3358.84
3277.04
3361.20
3280.58
9
4189.73
4084.61
4192.91
4090.47
10
4305.06
4196.47
4308.52
4204.10
III – TÝnh to¸n vµ kiÓm duyÖt c¸p v¨ng
III.1 – Cêng ®é tÝnh to¸n cña c¸p lµm d©y v¨ng
- Sö dông lo¹i c¸p C§C lo¹i bã xo¾n 7 sîi cña h·ng VSL cã c¸c chØ tiªu nh sau :
+) §êng kÝnh danh ®Þnh : 15,2 mm
+) DiÖn tÝch mÆt c¾t danh ®Þnh : 140 mm2
+) Giíi h¹n ch¶y : fpy = 1670 Mpa
+) Giíi h¹n bÒn : fpu = 1860 Mpa
+) Cêng ®é sö dông : fsa = 0,45.1860 = 837 Mpa
- C«ng thøc kiÓm tra øng suÊt trong d©y v¨ng.
Trong ®ã :
+) N : Tæng néi lùc tÝnh to¸n lín nhÊt trong d©y v¨ng c¶ 2 giai ®o¹n.
+) Adv : DiÖn tÝnh mÆt c¾t ngang cña d©y.
+) fsa : Cêng ®é sö dông cña d©y v¨ng.
- øng suÊt cho phÐp trong c¸p v¨ng: 0,6 – 0,65 fpu t¬ng øng lùc kÐo cho phÐp trong c¸c d©y :
+ Víi c¸c d©y 22 tao, lùc kÐo cho phÐp trong kho¶ng:3437,28 – 3723,72 KN
+ Víi c¸c d©y 31 tao, lùc kÐo cho phÐp trong kho¶ng:4843,44 – 5247,06 KN
III.2 – kiÓm duyÖt c¸p v¨ng
- NhËn xÐt: C¸c d©y c¸p v¨ng díi t¸c dông cña ho¹t t¶i kh«ng cã d©y nµo bÞ nÐn
- Nh vËy theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n thi néi lùc trong c¸c d©y ®Òu kh«ng vît qu¸ giíi h¹n cho phÐp.
KÕt luËn : Ta thÊy tÊt c¶ c¸c d©y v¨ng ®Òu ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chÞu lùc.
Ban ve-Kien.rar
