LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 : QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT ........................................................6
1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ ...................................................................................................6
1.1. Quy trình thiết kế..............................................................................................................6 1.2. Nguyên tắc thiết kế...........................................................................................................6 1.3 Quy mô xây dựng ..............................................................................................................6 1.4 Cấp đường thiết kế.............................................................................................................6 1.5 Tải trọng thiết kế ...............................................................................................................6 1.6 Khẩu độ thông thuyền .......................................................................................................6 1.7 Tần suất lũ thiết kế ..........................................................................................................6 1.8 Phạm vi thiết kế :.............................................................................................................6
CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG ........................................7 1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO.....................................................................................7 1.1 Địa chất công trình ............................................................................................................7 2 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN..............................................................................8 2.1 Khí hậu ..............................................................................................................................8 2.2 Nhiệt độ .............................................................................................................................8 2.3 Các thông số về thủy văn...................................................................................................8 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ....................................................................................9 1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.........................................................................................................9 2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN ......................................................9 3 SƠ LƯỢC VỀ CẦU VÒM NHỒI ỐNG THÉP ...................................................................9 3.1 Giới thiệu cầu vòm ống thép nhồi bê tông : ......................................................................9 4. CÁC LOẠI KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG ...................................................10 6. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU ỔNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG CHỊU NÉN....................12 6. ƯU ĐIỂM CỦA ỔNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG..............................................................12 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP .............................................................................13 1, LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CHO KẾT CẤU NHỊP CHÍNH ......................13 1.1 Bố trí chung cầu : ............................................................................................................13 1.2. Trình tự tính toán và thiết kế kết cấu nhịp : ...................................................................13 1.3 Mặt cắt ngang cầu............................................................................................................13 1.4. Sơ đồ bố trí tim vòm.......................................................................................................14 2 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN VÒM VÀ TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA VÒM ....14 2.1 Mặt cắt ngang cấu kiện....................................................................................................14 2.2 Vành vòm ........................................................................................................................14
2.3 Chiều dày ống thép.........................................................................................................15 2.4 Liên kết ngang vòm chính loại 1 .....................................................................................16 2.5 Liên kết ngang vòm chính loại 2 : ...................................................................................16 2.6 Cáp treo nhịp vòm : .........................................................................................................16 2.7 Dầm ngang dự ứng lực loại 1 (HL1) ..............................................................................16 2.8 Dầm ngang dự ứng lực loại 2 (HL2) ...............................................................................17 2.8 Dầm dọc biên..................................................................................................................17 2.9 Dầm bản mặt cầu TL1 : ...................................................................................................17 2.10 Dầm bản mặt cầu TL2 ...................................................................................................18 2.11 Dầm dọc bản mặt cầu TL3 ............................................................................................18 2.12 Dầm bản mặt cầu dọc biên DL1 ....................................................................................18 2.13 Dầm bản mặt cầu dọc biên DL2 ...................................................................................18 2.14 Dầm bản mặt cầu dọc biên DL3 ....................................................................................19 2.15 Dầm lề bộ hành PL1 .....................................................................................................19 2.16 Dầm lề bộ hành PL2 ......................................................................................................19 2.17 Dầm lề bộ hành PL3 ......................................................................................................19 2.18 Dầm lề bộ hành PL4 .....................................................................................................20 2.19 Hộp che cáp : .................................................................................................................20 2.20 Giằng chân :...................................................................................................................20 2.21 Chi tiết phụ hàn sau : .....................................................................................................20
CHƯƠNG 5 : MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU...............................................................................21 1 TẢI TRỌNG – TỔ HỢP TẢI TRỌNG ..............................................................................21 1.1 Tiêu chuẩn thiết kế ..........................................................................................................21 1.2 Quy mô xây dựng. ...........................................................................................................21 1.3 Cấp đường thiết kế...........................................................................................................21 1.4 Vật liệu thiết kế : .............................................................................................................21 1.5. Hệ thống chống gỉ ..........................................................................................................22 2 MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU : ..............................................................................................22 2.1 Khai báo vật liệu..............................................................................................................22 2.2 Khai báo mặt cắt :............................................................................................................23 2.3 Tạo sơ đồ kết cấu :...........................................................................................................23 2.4 Mô hình hóa kết cấu : ......................................................................................................23 CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ SƠ BỘ NỘI LỰC CỦA KẾT CẤU................................................24
1 KẾT CẤU ĐƯỢC MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀN MIDAS CIVIL 2019 ...........................................................................................................................................24
Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
1.1 Lực dọc vòm chính ..........................................................................................................24 1.2 Moment vòm chính..........................................................................................................24 1.3 Moment dầm ngang.........................................................................................................25 1.4 Lực căng trong thanh cáp treo .........................................................................................25 1.5 Chuyển vị thep phương thẳng đứng ................................................................................25
2 MÔ HÌNH TỪNG CẤU KIỆN TRONG MIDAS..............................................................25
2.1 Mô hình dầm dọc TL1.....................................................................................................25 2.2 Mô hình dầm dọc TL2.....................................................................................................26 2.3 Mô hình dầm dọc TL3.....................................................................................................27 2.4 Mô hình dầm dọc DL1 ....................................................................................................28 2.5. Mô hình dầm dọc DL2 ...................................................................................................28 2.6 Mô hình dầm dọc DL3 ....................................................................................................29 2.7 Mô hình dầm ngang HL1 ................................................................................................30 2.8 Mô hình dầm ngang HL2 ................................................................................................30
CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN DẦM T BẢN MẶT CẦU............................................................32 1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ...................................................................................................32 1.1 Tĩnh tải :...........................................................................................................................32 1.2 Hoạt tải : ..........................................................................................................................32 2 HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG .................................................................................................32 3 XÁC ĐỊNH LỰC CẮT VÀ MÔMEN DO HOẠT TẢI : ..................................................33 3.1 Mặt cắt tại gối ..................................................................................................................33 3.2 Mặt cắt tại 1⁄4 nhịp............................................................................................................34 3.3 Mặt cắt tại 1⁄2 nhịp :..........................................................................................................36 3.4 Dầm đầu nhịp : Số hiệu TL2 ( Chiều dài 7800 mm )......................................................36 3.5 Dầm nhịp biên: Số hiệu TL3 ( Chiều dài 5900 mm )......................................................37 3.6 Tính toán hoạt tải người đi bộ : ( Dầm PL1,PL2,PL3)....................................................37 4. XÁC ĐỊNH LỰC CẮT VÀ MÔMEN DO T ĨNH TẢI : ..................................................38 4.1 Tổ hợp nội lực theo TTGH cường độ và sử dụng :.........................................................39 5 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM T BẢN MẶT CẦU .................................................40 5.1 Dầm T bản mặt cầu giữa nhịp : .......................................................................................40 5.2 Kiểm tra nứt ở TTGH sử dụng cho mặt cắt giữa nhịp.....................................................42 CHƯƠNG 8 : TÍNH TOÁN DẦM NGANG GIỮA HL1.........................................................46 1 CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : ................................................................................................46 2 NỘI LỰC TÍNH TOÁN .......................................................................................................46 2.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra :...............................................................................................46
Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
3 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA:.................................................................................48
3.1 Hoạt tải thiết kế là hoạt tải HL 93 : .................................................................................48
4 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC ........................................................................51
5 .TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI CÁC MẶT CẮT TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT : ............................................................................................................................51
5.1 Tính toán đặc trưng hình học...........................................................................................51
5.2 Tính toán mất mát ứng suất :...........................................................................................53
6. KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG ..............................56 7 KIỂM TOÁN Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG (GIAI ĐOẠN 2)...........................56
5.1 Mặt cắt giữa nhịp............................................................................................................56 8. KIỂM TOÁN DẦM Ở THGH CƯỜNG ĐỘ.....................................................................57 8.1. Tính sức kháng uốn ........................................................................................................57 8.1.1. Tính sức kháng cắt.......................................................................................................59 8.1.2. Xét các mặt cắt còn lại...............................................................................................61 CHƯƠNG 9 : TÍNH TOÁN DẦM NGANG NGÀM HL2.......................................................62 1 CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : ...............................................................................................62 2 NỘI LỰC TÍNH TOÁN :.....................................................................................................62 2.1 NỘI LỰC DO TĨNH TẢI GÂY RA................................................................................63 2.3 NỘI LỰC HOẠT TẢI GÂY RA.....................................................................................67 3 .CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC .........................................................................71 3.1 TÍNH TOÁN SƠ BỘ.......................................................................................................71 3.2 TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI CÁC MẶT CẮT TÍNH TOÁN ........................71 3.3. KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG ............................76 3.5 KIỂM TOÁN DẦM Ở THGH CƯỜNG ĐỘ ..................................................................77 4. KIỂM TOÁN DẦM Ở THGH CƯỜNG ĐỘ.....................................................................77 4.1. Tính sức kháng uốn ........................................................................................................77 4.2. Tính sức kháng cắt..........................................................................................................79 5. TÍNH TOÁN CONSOLE ( NGÀM VÀO DẦM NGANG HL1,HL2 ) : .........................81 5.1 Số liệu đầu vào : ..............................................................................................................81 5.2 Nội lực tính toán :............................................................................................................82
5.3 Thiết kết cốt thép theo TTGH cường độ cho ngàm dành cho người đi bộ tiết diện tại ngàm : ....................................................................................................................................83
5.4 Thiết kế cốt thép theo TTGH cường độ cho ngàm dành cho người đi bộ cho tiết diện đầu nhịp : ...............................................................................................................................84
CHƯƠNG 10 : THIẾT KẾ SƯỜN VÒM CHỦ........................................................................85 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
1 CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ :................................................................................................85
1.1. Đường cong trục vòm :...................................................................................................85 1.2. Đường tên vòm :.............................................................................................................85 1.3 Mặt cắt ngang vòm : .......................................................................................................86 1.5 Sự làm việc của ống thép nhồi bê tông chịu nén :...........................................................87 1.6 Tính lực chịu tải của kết cấu ống thép nhồi bê tông........................................................89 1.1 Lực dọc vòm chính ..........................................................................................................96 1.2 Moment vòm chính..........................................................................................................96 1.3 Moment dầm ngang.........................................................................................................97 1.4 Lực căng trong thanh cáp treo .........................................................................................97 1.5 Chuyển vị thep phương thẳng đứng ................................................................................97
2. SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BT KHI CHỊU NÉN................100
2.1 Độ cứng của ống thép nhồi bê tông khi chịu tải trọng dọc : .........................................100
3 TÍNH LỰC CHỊU TẢI CỦA KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG......................100
3.1 Tính toán sử chịu của cột nhánh đơn.............................................................................100
3.2 . Tính toán sức chịu tải của cột tổ hợp...........................................................................101
4. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ KẾT CẤU VÀNH VÒM...................................102
4.1. Tính sức chịu tải của cột đơn........................................................................................102 4.2. Tính toán ổn định kết cấu vành vòm ............................................................................103 4.3. Tính tóan ổn định tổng thể ngoài mặt phằng vành vòm...............................................105 4.2. Tính toán ổn định kết cấu vành vòm ............................................................................107 4.3. Tính tóan ổn định tổng thể ngoài mặt phằng vành vòm...............................................109
5. SỬ DỤNG PHẦN MỀN SP COUMLUMN KIỂM TRA TỔ HỢP NỘI LỰC :..........110
6. PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG DAO ĐỘNG CỦA CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ
TÔNG NHỊP VÒM 75M : ....................................................................................................113
CHƯƠNG 11 : TÍNH TOÁN KIỂM TRA CÁP THANH TREO VÀ KIỂM TOÁN THANH CÁP GIẰNG...............................................................................................................117
1 NỘI LỰC.............................................................................................................................117
2. KIỂM TOÁN CÁP GIẰNG..............................................................................................117
CHƯƠNG 12: MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT CHÂN VÒM BẰNG PHẦN MỀM ANSYS ........................................................................................................................................118
CHƯƠNG 13 : PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN KIẾM TRA THÂN TRỤ ................................125 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : ...........................................................................................................125 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG...........................................................................................127
CHƯƠNG 14 : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG.............................................................................133 Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
1. Chiếu sáng : ..................................................................................................................133 2. Chiếu sáng trang trí cầu ..............................................................................................133 3. Thiết kế hệ thống bơm nước :.....................................................................................134
CHƯƠNG 15 : TỔ CHỨC THI CÔNG .................................................................................135
16.1 Thi công kết cấu phần dưới .........................................................................................135 16.1.1 Thi công mố M1, M2 trên cạn..................................................................................135 11.1.2. Thi công mố M2 trên cạn ........................................................................................135 11.1.3.Thi công các trụ P1, P7 trên cạn...............................................................................135 11.1.3. Thi công các trụ P2, P5 trên cạn..............................................................................135 11.1.4. Thi công các trụ P6, P8 trên cạn..............................................................................136 11.1.4.Thi trụ cầu chính P3 .................................................................................................136 11.1.5.Thi trụ cầu chính P4 .................................................................................................136
11.2 Thi công kết cấu phần trên ...........................................................................................137
11.2.1.Thi công vòm giữa nhịp 75m ...................................................................................137 11.1.2.Thi công vòm giữa biên 50 m...................................................................................137 11.1.3.Thi công dầm bản rỗng BTCT DƯL ........................................................................137 11.1.4.Hoàn thiện cầu..........................................................................................................138
11.3 Thi công tuyến đường hai đầu cầu...............................................................................138 11.4 Thi công tường chắn đường cầu...................................................................................138 11.5 Một số lưu ý trong quá trình thi công cầu: .................................................................138
11.5.1. Lưu ý chung.............................................................................................................138
11.5.2.Các quy định về sản xuất vòm thép..........................................................................138
11.6 Tiến độ thi công..............................................................................................................138
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4. 1 Các thông số về mặt cắt ngang cầu chinh .....................................................................13 Bảng 5. 1 Bảng cấp bê tông sử dụng cầu vòm ống thép ...............................................................21 Bảng 7. 1 Tổng hợp lực cắt và momen do hoạt tải HL93 gây ra cho dầm bản.............................37 Bảng 8. 1 Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra.......................................................................48 Bảng 8. 2 Tổng hợp nội lực do hoạt tải HL93 gây ra dầm ngang HL1.........................................51 Bảng 8. 3 Đặc trưng hình học các mặt cắt của dầm ngang giữa HL1 ...........................................52 Bảng 9. 1 Tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra...............................................................................66 Bảng 9. 2 Bảng mất mát ứng suất do ma sát cho từng mặt cắt .....................................................73 Bảng 9. 3 Tổng hợp mất mát ứng suất tổng cộng tại các mặt cắt .................................................76
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Hình ảnh vị trí địa lý tỉnh Kiên Giang.............................................................................7 Hình 3. 1 Hình ảnh kết cấu nhịp cầu vòm ống thép nhồi bê tông ...................................................9 Hình 3. 2 Hình ảnh các dạng kết cấu vòm.....................................................................................10 Hình 3. 3 Hình ảnh các loại tiết diện vòm chủ ..............................................................................11 Hình 4. 2 Hình cảnh mặt cắt ngang, cắt dạng tiết diện cầu vòm..................................................13 Hình 4. 3 Hình ảnh mặt cắt ngang nhịp dẫn ( Dầm bản rỗng dự ứng lực )..................................14 Hình 4. 4 Hình ảnh sơ đồ bố trí tim vòm......................................................................................14 Hình 4. 5 Mặt cắt ngang vòm chính .............................................................................................15 Hình 5. 2 Khai báo vật liệu bê tông vành vòm..............................................................................22 Hình 5. 3 Hình ảnh khai báo vật liệu bê tông dầm ngang .............................................................23 Hình 5. 4 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu trong phần mền midas civil 2019.................................23 Hình 6. 2 Mô hình làm việc của cầu vòm.....................................................................................24 Hình 6. 3 Mô hình làm việc của cầu vòm nhịp 75m .....................................................................24 Hình 6. 4 Biểu đồ lực dọc của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường I nhịp vòm 75m..............24 Hình 6. 5 Biểu đồ Moment của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường độ 1 nhịp vòm 75m ......24 Hình 6. 6 Biểu đồ moment của dầm ngang ở trạng thái giới hạn cường độ 1...............................25 Hình 6. 7 Biểu đồ lực căng trong cáp thanh cáp treo ở trạng thái giới hạn cường độ 1................25 Hình 6. 8 Hình chuyển vị thẳng đứng ...........................................................................................25 Hình 6. 9 Hình ảnh lực căng cáp giằng chân.................................................................................25 Hình 6. 10 Mô hình 3D Dầm dọc TL1 L=4.2 m trong Midas Civil..............................................25 Hình 6. 11 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu dầm TL2 .....................................................................26 Hình 6. 12 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu TL3 .............................................................................27 Hình 6. 13 Mô hình hóa kết cấu dầm DL1 ....................................................................................28 Hình 6. 14 Mô hình hóa dầm DL2 ................................................................................................28 Hình 6. 15 Mô hình hóa dầm DL3 ................................................................................................29 Hình 6. 16 Mô hình hóa dầm HL1 ................................................................................................30 Hình 6. 17 Mô hình hóa dầm HL2 ................................................................................................30 Hình 7. 2 Tính toán hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 1 làn xe............................................32 Hình 7. 3 Tính toán hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 1 làn xe ..........................................33 Hình 7. 4 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối dầm TL1 ..................................................................33 Hình 7. 5 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối dầm TL2 ..................................................................33 Hình 7. 6 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối dầm TL3 ..................................................................34 Hình 7. 7 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/4 dầm TL1..................................................................34 Hình 7. 8 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/4 dầm TL2..................................................................35 Hình 7. 9 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/4 dầm TL3..................................................................35 Hình 7. 10 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/2 dầm TL1................................................................36 Hình 7. 11 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/2 dầm TL2................................................................36 Hình 7. 12 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/2 dầm TL3................................................................37 Hình 9. 2 Bố trí chung dầm ngang HL2 ........................................................................................62 Hình 9. 3 Bố trí cáp dự ứng lực dầm ngang HL2..........................................................................71 Hình 9. 4 Tiết diện kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ .........................................................78 Hình 9. 5 Hình ảnh 3D view ngàm lề bộ hành ..............................................................................82 Hình 9. 6 Sơ đồ tính toán ngàm dành cho người đi bộ..................................................................83 Hình 10. 1 Sơ đồ phẳng tính toán kết cấu vòm ngàm 2 đầu không thanh kéo..............................85
Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
Hình 10. 2 Sơ đồ phẳng tính toán kết cấu vòm 2 đầu ngàm có thanh treo....................................85 Hình 10. 3 Mô hình cầu vòm bằng chương trình Midas Civil 2019 .............................................87 Hình 10. 4 Hình ảnh khai báo gia đoạn thi công vành vòm nhịp 75m..........................................92 Hình 10. 5 Khai báo chuyển vị tại nút trong civil midas 2019......................................................92 Hình 10. 6 Hình Mô hình làm việc của cầu vòm nhịp 75m ..........................................................96 Hình 10. 7 Hình Biểu đồ lực dọc của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường I nhịp vòm 75m...96 Hình 10. 8 Hình biểu đồ Moment của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường độ 1 nhịp vòm 75m
.......................................................................................................................................................96 Hình 10. 9 Biểu đồ lực căng trong cáp thanh cáp treo ở trạng thái giới hạn cường độ 1..............97 Hình 10. 10 Hình chuyển vị thẳng đứng .......................................................................................97 Hình 10. 11 Sơ độ ứng xử của cột khi chịu tải dọc trục và moment ...........................................101 Hình 10. 12 Sơ đồ tính toán cột tổ hợp........................................................................................103 Hình 12. 1 Hình ảnh bố trí chung tiết diện chân vòm .................................................................118 Hình 12. 2 Giao diện mô phỏng chân vòm..................................................................................119 Hình 12. 3 Hình ảnh khai báo vật liệu trong phần mền ansys 2022............................................119 Hình 12. 4 Hình ảnh tiết diện chần vòm thép..............................................................................120 Hình 13. 1 Bố trí chung trụ P3,P4 ...............................................................................................126 Hình 14. 1 Hình ảnh chiếu sáng phối cảnh và hệ thống phun nước cầu vòm nhịp 50m+75m+50m
.....................................................................................................................................................134 Hình 14. 2 Hình ảnh phối cảnh hệ thống phun nước chiếu sáng cầu vòm..................................134
CHƯƠNG 1 : QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT
1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 1.1. Quy trình thiết kế
-Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 11823-2017 Thiết kế cầu đường bộ mới -Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 4054-2005 Đường ô tô- Yêu cầu thiết kế -Tiêu chuẩn quốc gia: TCXDVN 104-2007
-Tiêu chuẩn nghành: TCN 272-05
Ghi chú :
- Tham khảo Quy trình Thiết kế và thi công kết cấu bê tông ống thép CECS 28-90 - Quy phạm thiết kế cầu dây văng trên đường ôtô JTJ 027-86 của Trung Quốc
1.2. Nguyên tắc thiết kế
- Công trình được thiết kế với quy mô vĩnh cữu, có kết cấu thanh thoát phù hợp với quy mô của tuyến đường và vị trí xây dựng;
- Đáp ứng được yêu cầu quy hoạch, phân tích ý nghĩa thực tế, kinh tế của tuyến đường;
- Thời gian thi công ngắn;
- Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng; - Giá thành xây lắp thấp;
- Đáp ứng tốt tiêu chí mỹ quan công trình;
1.3 Quy mô xây dựng
- Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ >100 năm
1.4 Cấp đường thiết kế
- Cấp đường thiết kế: Đường cấp III đồng bằng với vận tốc v = 60 (km/h)
1.5 Tải trọng thiết kế
a. Sử dụng cấp tải trọng theo quy trình thiết kế cầu: TCVN 11823 - 2017
- Hoạt tải thiết kế: HL93
- Tải trọng người: 3 KN/m2
- Tiêu chuẩn thiết cầu của Mỹ tái bản lần 6: AASHTO LRFD 2012 (áp dụng phần mềm MIDAS CIVIL)
b. Hệ số tải trọng
- Tĩnh tải DC: = 1.25; - Tĩnh tải DW
W = 1.5; - Hoạt tải LL: = 1.75; c. Hệ số xung kích
- IM=1+33/100=1.33
1.6 Khẩu độ thông thuyền
- Sông thông thuyền cấp IV, khổ BxH=40x5 m tính từ mực nước thông thuyền H=5%
1.7 Tần suất lũ thiết kế
Tần suất lũ thiết kế P=1%
1.8 Phạm vi thiết kế :
Do khối lượng đồ án về cả thuyết minh và bản vẽ khá nhiều nên tính toán : - kết cấu nhịp bao gồm: nhịp vòm giữa 75m
+ Kết cấu nhịp chính (dầm ngang,dầm dọc,..) + Cáp dự ứng lực
+ Trụ cầu
Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG
1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO
- Địa hình khu vực xây dựng cầu tương đối bằng phẳng, độ chênh cao không lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khảo sát và xây dựng.
5a Đá vôi màu xám đen, xám xanh phong hóa trung bình, nứt nẻ
5b Đá sỏi, cuội dăm kết màu nâu tím,xám trắng phong hóa trung bình nứt nẻ.
4 10 26.45 17.5
3.21 11.5 23.42 15.6
+ Lớp 1 : Sét pha màu xám vàng nâu đỏ lẫn dăm sạn trạng thái dẻo mềm, có độ dày trung bình từ 0.7m đến 3.5m
+ Lớp 2 : Sét pha màu vàng, nâu vàng trạng thái dẻo mềm, một số chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 như sau :
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giá trị TB
Hình 1. 1 Hình ảnh vị trí địa lý tỉnh Kiên Giang
1.1 Địa chất công trình
- Trên cơ sở tài liệu khảo sát địa chất công trình ngoài thực địa và kết quả thí nghiệm mẫu đất có thể phân địa tầng từ trên xuống dưới như sau :
Độ ẩm W
Dung trọng k
Hệ số rỗng e
Giới hạn chảy WL
Giới hạn dẻo WP
Chỉ số dẻo IP
Cường độ kháng cắt không thoát nước Giá trị N của SPT(búa/30cm)
% 29.6 g/cm3 1.71
0.888
% 45.7 % 27.8 % 15.9
kN/m2 34.1 16-27
+ Lớp 3a : Sét pha lẫn cuội tảng tàn tích đá phong hóa màu xám ghi, xám xanh trạng thái nửa cứng, một số chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 như sau :
Lớp đất
Loại đất
Chiều sâu (m)
C (kN/m2)
φ (độ)
γw (kN/m3)
Thiết kế cầu vòm ống thép nhồi bê tông vượt sông cái bé tỉnh Kiên Giang
ytg, ybg : khoảng cách từ trọng tâm tiết diện nguyên khối đến mép trên và mép dưới của dầm eg : Khoảng cách từ tâm cáp dự ứng lực đến yt0’’
TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT
Sự thay đổi ứng suất trong thép dự ứng lực do mất mát theo thời gian, ∆fpLT , sẽ được xác định như sau :
Đối với dầm căng sau mất mát ứng suất gồm các mất mát sau đây :
fPES : fPCR : fPSR : fPR2 :
Mát mát do ma sát
Mất mát do ép sít neo
ỨS trong cáp khi căng kích tối đa bằng 0.74 lần giá trị US phá hoại cốt thép DƯL :
fpj 0.74fpu 0.74 1860 1376.4N / mm2
Lực căng cáp : NPS fpi Api 1376.4 100 13764N
Khi tao ra DƯL trong dầm nhờ căng cáp, trong quá trình căng cũng như quá trình sử dụng ứng suất tạo trước này sẽ mất mát đi một phần.
Theo 5.9.5.1-2 22 TCVN 11823:2017 tổng mất mát ứng suất trong dầm
fpLT fPES fPCR fPSR fPR2 fPF fPA Trong đó :
Mất mát ứng suất do hiện tường từ biến Mất mát do hiện tượng co ngót
Sử dụng cáp kéo 2 đầu, khi đó mất mát đối xứng giữa dầm, đạt giá trị max tại giữa dầm. Ta tính mất mát trung bình cho 6 bó cáp trên mỗi mặt cắt
Ta dùng công thức sau :
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 : QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT ........................................................6
1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ ...................................................................................................6
1.1. Quy trình thiết kế..............................................................................................................6 1.2. Nguyên tắc thiết kế...........................................................................................................6 1.3 Quy mô xây dựng ..............................................................................................................6 1.4 Cấp đường thiết kế.............................................................................................................6 1.5 Tải trọng thiết kế ...............................................................................................................6 1.6 Khẩu độ thông thuyền .......................................................................................................6 1.7 Tần suất lũ thiết kế ..........................................................................................................6 1.8 Phạm vi thiết kế :.............................................................................................................6
CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG ........................................7 1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO.....................................................................................7 1.1 Địa chất công trình ............................................................................................................7 2 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN..............................................................................8 2.1 Khí hậu ..............................................................................................................................8 2.2 Nhiệt độ .............................................................................................................................8 2.3 Các thông số về thủy văn...................................................................................................8 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ....................................................................................9 1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.........................................................................................................9 2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN ......................................................9 3 SƠ LƯỢC VỀ CẦU VÒM NHỒI ỐNG THÉP ...................................................................9 3.1 Giới thiệu cầu vòm ống thép nhồi bê tông : ......................................................................9 4. CÁC LOẠI KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG ...................................................10 6. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU ỔNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG CHỊU NÉN....................12 6. ƯU ĐIỂM CỦA ỔNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG..............................................................12 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP .............................................................................13 1, LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CHO KẾT CẤU NHỊP CHÍNH ......................13 1.1 Bố trí chung cầu : ............................................................................................................13 1.2. Trình tự tính toán và thiết kế kết cấu nhịp : ...................................................................13 1.3 Mặt cắt ngang cầu............................................................................................................13 1.4. Sơ đồ bố trí tim vòm.......................................................................................................14 2 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN VÒM VÀ TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA VÒM ....14 2.1 Mặt cắt ngang cấu kiện....................................................................................................14 2.2 Vành vòm ........................................................................................................................14
2.3 Chiều dày ống thép.........................................................................................................15 2.4 Liên kết ngang vòm chính loại 1 .....................................................................................16 2.5 Liên kết ngang vòm chính loại 2 : ...................................................................................16 2.6 Cáp treo nhịp vòm : .........................................................................................................16 2.7 Dầm ngang dự ứng lực loại 1 (HL1) ..............................................................................16 2.8 Dầm ngang dự ứng lực loại 2 (HL2) ...............................................................................17 2.8 Dầm dọc biên..................................................................................................................17 2.9 Dầm bản mặt cầu TL1 : ...................................................................................................17 2.10 Dầm bản mặt cầu TL2 ...................................................................................................18 2.11 Dầm dọc bản mặt cầu TL3 ............................................................................................18 2.12 Dầm bản mặt cầu dọc biên DL1 ....................................................................................18 2.13 Dầm bản mặt cầu dọc biên DL2 ...................................................................................18 2.14 Dầm bản mặt cầu dọc biên DL3 ....................................................................................19 2.15 Dầm lề bộ hành PL1 .....................................................................................................19 2.16 Dầm lề bộ hành PL2 ......................................................................................................19 2.17 Dầm lề bộ hành PL3 ......................................................................................................19 2.18 Dầm lề bộ hành PL4 .....................................................................................................20 2.19 Hộp che cáp : .................................................................................................................20 2.20 Giằng chân :...................................................................................................................20 2.21 Chi tiết phụ hàn sau : .....................................................................................................20
CHƯƠNG 5 : MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU...............................................................................21 1 TẢI TRỌNG – TỔ HỢP TẢI TRỌNG ..............................................................................21 1.1 Tiêu chuẩn thiết kế ..........................................................................................................21 1.2 Quy mô xây dựng. ...........................................................................................................21 1.3 Cấp đường thiết kế...........................................................................................................21 1.4 Vật liệu thiết kế : .............................................................................................................21 1.5. Hệ thống chống gỉ ..........................................................................................................22 2 MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU : ..............................................................................................22 2.1 Khai báo vật liệu..............................................................................................................22 2.2 Khai báo mặt cắt :............................................................................................................23 2.3 Tạo sơ đồ kết cấu :...........................................................................................................23 2.4 Mô hình hóa kết cấu : ......................................................................................................23 CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ SƠ BỘ NỘI LỰC CỦA KẾT CẤU................................................24
1 KẾT CẤU ĐƯỢC MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀN MIDAS CIVIL 2019 ...........................................................................................................................................24
Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
1.1 Lực dọc vòm chính ..........................................................................................................24 1.2 Moment vòm chính..........................................................................................................24 1.3 Moment dầm ngang.........................................................................................................25 1.4 Lực căng trong thanh cáp treo .........................................................................................25 1.5 Chuyển vị thep phương thẳng đứng ................................................................................25
2 MÔ HÌNH TỪNG CẤU KIỆN TRONG MIDAS..............................................................25
2.1 Mô hình dầm dọc TL1.....................................................................................................25 2.2 Mô hình dầm dọc TL2.....................................................................................................26 2.3 Mô hình dầm dọc TL3.....................................................................................................27 2.4 Mô hình dầm dọc DL1 ....................................................................................................28 2.5. Mô hình dầm dọc DL2 ...................................................................................................28 2.6 Mô hình dầm dọc DL3 ....................................................................................................29 2.7 Mô hình dầm ngang HL1 ................................................................................................30 2.8 Mô hình dầm ngang HL2 ................................................................................................30
CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN DẦM T BẢN MẶT CẦU............................................................32 1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ...................................................................................................32 1.1 Tĩnh tải :...........................................................................................................................32 1.2 Hoạt tải : ..........................................................................................................................32 2 HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG .................................................................................................32 3 XÁC ĐỊNH LỰC CẮT VÀ MÔMEN DO HOẠT TẢI : ..................................................33 3.1 Mặt cắt tại gối ..................................................................................................................33 3.2 Mặt cắt tại 1⁄4 nhịp............................................................................................................34 3.3 Mặt cắt tại 1⁄2 nhịp :..........................................................................................................36 3.4 Dầm đầu nhịp : Số hiệu TL2 ( Chiều dài 7800 mm )......................................................36 3.5 Dầm nhịp biên: Số hiệu TL3 ( Chiều dài 5900 mm )......................................................37 3.6 Tính toán hoạt tải người đi bộ : ( Dầm PL1,PL2,PL3)....................................................37 4. XÁC ĐỊNH LỰC CẮT VÀ MÔMEN DO T ĨNH TẢI : ..................................................38 4.1 Tổ hợp nội lực theo TTGH cường độ và sử dụng :.........................................................39 5 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM T BẢN MẶT CẦU .................................................40 5.1 Dầm T bản mặt cầu giữa nhịp : .......................................................................................40 5.2 Kiểm tra nứt ở TTGH sử dụng cho mặt cắt giữa nhịp.....................................................42 CHƯƠNG 8 : TÍNH TOÁN DẦM NGANG GIỮA HL1.........................................................46 1 CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : ................................................................................................46 2 NỘI LỰC TÍNH TOÁN .......................................................................................................46 2.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra :...............................................................................................46
Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
3 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA:.................................................................................48
3.1 Hoạt tải thiết kế là hoạt tải HL 93 : .................................................................................48
4 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC ........................................................................51
5 .TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI CÁC MẶT CẮT TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT : ............................................................................................................................51
5.1 Tính toán đặc trưng hình học...........................................................................................51
5.2 Tính toán mất mát ứng suất :...........................................................................................53
6. KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG ..............................56 7 KIỂM TOÁN Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG (GIAI ĐOẠN 2)...........................56
5.1 Mặt cắt giữa nhịp............................................................................................................56 8. KIỂM TOÁN DẦM Ở THGH CƯỜNG ĐỘ.....................................................................57 8.1. Tính sức kháng uốn ........................................................................................................57 8.1.1. Tính sức kháng cắt.......................................................................................................59 8.1.2. Xét các mặt cắt còn lại...............................................................................................61 CHƯƠNG 9 : TÍNH TOÁN DẦM NGANG NGÀM HL2.......................................................62 1 CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : ...............................................................................................62 2 NỘI LỰC TÍNH TOÁN :.....................................................................................................62 2.1 NỘI LỰC DO TĨNH TẢI GÂY RA................................................................................63 2.3 NỘI LỰC HOẠT TẢI GÂY RA.....................................................................................67 3 .CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC .........................................................................71 3.1 TÍNH TOÁN SƠ BỘ.......................................................................................................71 3.2 TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI CÁC MẶT CẮT TÍNH TOÁN ........................71 3.3. KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG ............................76 3.5 KIỂM TOÁN DẦM Ở THGH CƯỜNG ĐỘ ..................................................................77 4. KIỂM TOÁN DẦM Ở THGH CƯỜNG ĐỘ.....................................................................77 4.1. Tính sức kháng uốn ........................................................................................................77 4.2. Tính sức kháng cắt..........................................................................................................79 5. TÍNH TOÁN CONSOLE ( NGÀM VÀO DẦM NGANG HL1,HL2 ) : .........................81 5.1 Số liệu đầu vào : ..............................................................................................................81 5.2 Nội lực tính toán :............................................................................................................82
5.3 Thiết kết cốt thép theo TTGH cường độ cho ngàm dành cho người đi bộ tiết diện tại ngàm : ....................................................................................................................................83
5.4 Thiết kế cốt thép theo TTGH cường độ cho ngàm dành cho người đi bộ cho tiết diện đầu nhịp : ...............................................................................................................................84
CHƯƠNG 10 : THIẾT KẾ SƯỜN VÒM CHỦ........................................................................85 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
1 CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ :................................................................................................85
1.1. Đường cong trục vòm :...................................................................................................85 1.2. Đường tên vòm :.............................................................................................................85 1.3 Mặt cắt ngang vòm : .......................................................................................................86 1.5 Sự làm việc của ống thép nhồi bê tông chịu nén :...........................................................87 1.6 Tính lực chịu tải của kết cấu ống thép nhồi bê tông........................................................89 1.1 Lực dọc vòm chính ..........................................................................................................96 1.2 Moment vòm chính..........................................................................................................96 1.3 Moment dầm ngang.........................................................................................................97 1.4 Lực căng trong thanh cáp treo .........................................................................................97 1.5 Chuyển vị thep phương thẳng đứng ................................................................................97
2. SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BT KHI CHỊU NÉN................100
2.1 Độ cứng của ống thép nhồi bê tông khi chịu tải trọng dọc : .........................................100
3 TÍNH LỰC CHỊU TẢI CỦA KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG......................100
3.1 Tính toán sử chịu của cột nhánh đơn.............................................................................100
3.2 . Tính toán sức chịu tải của cột tổ hợp...........................................................................101
4. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ KẾT CẤU VÀNH VÒM...................................102
4.1. Tính sức chịu tải của cột đơn........................................................................................102 4.2. Tính toán ổn định kết cấu vành vòm ............................................................................103 4.3. Tính tóan ổn định tổng thể ngoài mặt phằng vành vòm...............................................105 4.2. Tính toán ổn định kết cấu vành vòm ............................................................................107 4.3. Tính tóan ổn định tổng thể ngoài mặt phằng vành vòm...............................................109
5. SỬ DỤNG PHẦN MỀN SP COUMLUMN KIỂM TRA TỔ HỢP NỘI LỰC :..........110
6. PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG DAO ĐỘNG CỦA CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ
TÔNG NHỊP VÒM 75M : ....................................................................................................113
CHƯƠNG 11 : TÍNH TOÁN KIỂM TRA CÁP THANH TREO VÀ KIỂM TOÁN THANH CÁP GIẰNG...............................................................................................................117
1 NỘI LỰC.............................................................................................................................117
2. KIỂM TOÁN CÁP GIẰNG..............................................................................................117
CHƯƠNG 12: MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT CHÂN VÒM BẰNG PHẦN MỀM ANSYS ........................................................................................................................................118
CHƯƠNG 13 : PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN KIẾM TRA THÂN TRỤ ................................125 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : ...........................................................................................................125 2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG...........................................................................................127
CHƯƠNG 14 : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG.............................................................................133 Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
1. Chiếu sáng : ..................................................................................................................133 2. Chiếu sáng trang trí cầu ..............................................................................................133 3. Thiết kế hệ thống bơm nước :.....................................................................................134
CHƯƠNG 15 : TỔ CHỨC THI CÔNG .................................................................................135
16.1 Thi công kết cấu phần dưới .........................................................................................135 16.1.1 Thi công mố M1, M2 trên cạn..................................................................................135 11.1.2. Thi công mố M2 trên cạn ........................................................................................135 11.1.3.Thi công các trụ P1, P7 trên cạn...............................................................................135 11.1.3. Thi công các trụ P2, P5 trên cạn..............................................................................135 11.1.4. Thi công các trụ P6, P8 trên cạn..............................................................................136 11.1.4.Thi trụ cầu chính P3 .................................................................................................136 11.1.5.Thi trụ cầu chính P4 .................................................................................................136
11.2 Thi công kết cấu phần trên ...........................................................................................137
11.2.1.Thi công vòm giữa nhịp 75m ...................................................................................137 11.1.2.Thi công vòm giữa biên 50 m...................................................................................137 11.1.3.Thi công dầm bản rỗng BTCT DƯL ........................................................................137 11.1.4.Hoàn thiện cầu..........................................................................................................138
11.3 Thi công tuyến đường hai đầu cầu...............................................................................138 11.4 Thi công tường chắn đường cầu...................................................................................138 11.5 Một số lưu ý trong quá trình thi công cầu: .................................................................138
11.5.1. Lưu ý chung.............................................................................................................138
11.5.2.Các quy định về sản xuất vòm thép..........................................................................138
11.6 Tiến độ thi công..............................................................................................................138
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4. 1 Các thông số về mặt cắt ngang cầu chinh .....................................................................13 Bảng 5. 1 Bảng cấp bê tông sử dụng cầu vòm ống thép ...............................................................21 Bảng 7. 1 Tổng hợp lực cắt và momen do hoạt tải HL93 gây ra cho dầm bản.............................37 Bảng 8. 1 Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra.......................................................................48 Bảng 8. 2 Tổng hợp nội lực do hoạt tải HL93 gây ra dầm ngang HL1.........................................51 Bảng 8. 3 Đặc trưng hình học các mặt cắt của dầm ngang giữa HL1 ...........................................52 Bảng 9. 1 Tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra...............................................................................66 Bảng 9. 2 Bảng mất mát ứng suất do ma sát cho từng mặt cắt .....................................................73 Bảng 9. 3 Tổng hợp mất mát ứng suất tổng cộng tại các mặt cắt .................................................76
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Hình ảnh vị trí địa lý tỉnh Kiên Giang.............................................................................7 Hình 3. 1 Hình ảnh kết cấu nhịp cầu vòm ống thép nhồi bê tông ...................................................9 Hình 3. 2 Hình ảnh các dạng kết cấu vòm.....................................................................................10 Hình 3. 3 Hình ảnh các loại tiết diện vòm chủ ..............................................................................11 Hình 4. 2 Hình cảnh mặt cắt ngang, cắt dạng tiết diện cầu vòm..................................................13 Hình 4. 3 Hình ảnh mặt cắt ngang nhịp dẫn ( Dầm bản rỗng dự ứng lực )..................................14 Hình 4. 4 Hình ảnh sơ đồ bố trí tim vòm......................................................................................14 Hình 4. 5 Mặt cắt ngang vòm chính .............................................................................................15 Hình 5. 2 Khai báo vật liệu bê tông vành vòm..............................................................................22 Hình 5. 3 Hình ảnh khai báo vật liệu bê tông dầm ngang .............................................................23 Hình 5. 4 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu trong phần mền midas civil 2019.................................23 Hình 6. 2 Mô hình làm việc của cầu vòm.....................................................................................24 Hình 6. 3 Mô hình làm việc của cầu vòm nhịp 75m .....................................................................24 Hình 6. 4 Biểu đồ lực dọc của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường I nhịp vòm 75m..............24 Hình 6. 5 Biểu đồ Moment của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường độ 1 nhịp vòm 75m ......24 Hình 6. 6 Biểu đồ moment của dầm ngang ở trạng thái giới hạn cường độ 1...............................25 Hình 6. 7 Biểu đồ lực căng trong cáp thanh cáp treo ở trạng thái giới hạn cường độ 1................25 Hình 6. 8 Hình chuyển vị thẳng đứng ...........................................................................................25 Hình 6. 9 Hình ảnh lực căng cáp giằng chân.................................................................................25 Hình 6. 10 Mô hình 3D Dầm dọc TL1 L=4.2 m trong Midas Civil..............................................25 Hình 6. 11 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu dầm TL2 .....................................................................26 Hình 6. 12 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu TL3 .............................................................................27 Hình 6. 13 Mô hình hóa kết cấu dầm DL1 ....................................................................................28 Hình 6. 14 Mô hình hóa dầm DL2 ................................................................................................28 Hình 6. 15 Mô hình hóa dầm DL3 ................................................................................................29 Hình 6. 16 Mô hình hóa dầm HL1 ................................................................................................30 Hình 6. 17 Mô hình hóa dầm HL2 ................................................................................................30 Hình 7. 2 Tính toán hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 1 làn xe............................................32 Hình 7. 3 Tính toán hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 1 làn xe ..........................................33 Hình 7. 4 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối dầm TL1 ..................................................................33 Hình 7. 5 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối dầm TL2 ..................................................................33 Hình 7. 6 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối dầm TL3 ..................................................................34 Hình 7. 7 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/4 dầm TL1..................................................................34 Hình 7. 8 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/4 dầm TL2..................................................................35 Hình 7. 9 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/4 dầm TL3..................................................................35 Hình 7. 10 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/2 dầm TL1................................................................36 Hình 7. 11 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/2 dầm TL2................................................................36 Hình 7. 12 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/2 dầm TL3................................................................37 Hình 9. 2 Bố trí chung dầm ngang HL2 ........................................................................................62 Hình 9. 3 Bố trí cáp dự ứng lực dầm ngang HL2..........................................................................71 Hình 9. 4 Tiết diện kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ .........................................................78 Hình 9. 5 Hình ảnh 3D view ngàm lề bộ hành ..............................................................................82 Hình 9. 6 Sơ đồ tính toán ngàm dành cho người đi bộ..................................................................83 Hình 10. 1 Sơ đồ phẳng tính toán kết cấu vòm ngàm 2 đầu không thanh kéo..............................85
Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
Hình 10. 2 Sơ đồ phẳng tính toán kết cấu vòm 2 đầu ngàm có thanh treo....................................85 Hình 10. 3 Mô hình cầu vòm bằng chương trình Midas Civil 2019 .............................................87 Hình 10. 4 Hình ảnh khai báo gia đoạn thi công vành vòm nhịp 75m..........................................92 Hình 10. 5 Khai báo chuyển vị tại nút trong civil midas 2019......................................................92 Hình 10. 6 Hình Mô hình làm việc của cầu vòm nhịp 75m ..........................................................96 Hình 10. 7 Hình Biểu đồ lực dọc của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường I nhịp vòm 75m...96 Hình 10. 8 Hình biểu đồ Moment của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường độ 1 nhịp vòm 75m
.......................................................................................................................................................96 Hình 10. 9 Biểu đồ lực căng trong cáp thanh cáp treo ở trạng thái giới hạn cường độ 1..............97 Hình 10. 10 Hình chuyển vị thẳng đứng .......................................................................................97 Hình 10. 11 Sơ độ ứng xử của cột khi chịu tải dọc trục và moment ...........................................101 Hình 10. 12 Sơ đồ tính toán cột tổ hợp........................................................................................103 Hình 12. 1 Hình ảnh bố trí chung tiết diện chân vòm .................................................................118 Hình 12. 2 Giao diện mô phỏng chân vòm..................................................................................119 Hình 12. 3 Hình ảnh khai báo vật liệu trong phần mền ansys 2022............................................119 Hình 12. 4 Hình ảnh tiết diện chần vòm thép..............................................................................120 Hình 13. 1 Bố trí chung trụ P3,P4 ...............................................................................................126 Hình 14. 1 Hình ảnh chiếu sáng phối cảnh và hệ thống phun nước cầu vòm nhịp 50m+75m+50m
.....................................................................................................................................................134 Hình 14. 2 Hình ảnh phối cảnh hệ thống phun nước chiếu sáng cầu vòm..................................134
CHƯƠNG 1 : QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT
1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 1.1. Quy trình thiết kế
-Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 11823-2017 Thiết kế cầu đường bộ mới -Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 4054-2005 Đường ô tô- Yêu cầu thiết kế -Tiêu chuẩn quốc gia: TCXDVN 104-2007
-Tiêu chuẩn nghành: TCN 272-05
Ghi chú :
- Tham khảo Quy trình Thiết kế và thi công kết cấu bê tông ống thép CECS 28-90 - Quy phạm thiết kế cầu dây văng trên đường ôtô JTJ 027-86 của Trung Quốc
1.2. Nguyên tắc thiết kế
- Công trình được thiết kế với quy mô vĩnh cữu, có kết cấu thanh thoát phù hợp với quy mô của tuyến đường và vị trí xây dựng;
- Đáp ứng được yêu cầu quy hoạch, phân tích ý nghĩa thực tế, kinh tế của tuyến đường;
- Thời gian thi công ngắn;
- Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng; - Giá thành xây lắp thấp;
- Đáp ứng tốt tiêu chí mỹ quan công trình;
1.3 Quy mô xây dựng
- Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ >100 năm
1.4 Cấp đường thiết kế
- Cấp đường thiết kế: Đường cấp III đồng bằng với vận tốc v = 60 (km/h)
1.5 Tải trọng thiết kế
a. Sử dụng cấp tải trọng theo quy trình thiết kế cầu: TCVN 11823 - 2017
- Hoạt tải thiết kế: HL93
- Tải trọng người: 3 KN/m2
- Tiêu chuẩn thiết cầu của Mỹ tái bản lần 6: AASHTO LRFD 2012 (áp dụng phần mềm MIDAS CIVIL)
b. Hệ số tải trọng
- Tĩnh tải DC: = 1.25; - Tĩnh tải DW
W = 1.5; - Hoạt tải LL: = 1.75; c. Hệ số xung kích- IM=1+33/100=1.33
1.6 Khẩu độ thông thuyền
- Sông thông thuyền cấp IV, khổ BxH=40x5 m tính từ mực nước thông thuyền H=5%
1.7 Tần suất lũ thiết kế
Tần suất lũ thiết kế P=1%
1.8 Phạm vi thiết kế :
Do khối lượng đồ án về cả thuyết minh và bản vẽ khá nhiều nên tính toán : - kết cấu nhịp bao gồm: nhịp vòm giữa 75m
+ Kết cấu nhịp chính (dầm ngang,dầm dọc,..) + Cáp dự ứng lực
+ Trụ cầu
Sinh viên thực hiện : Lâm Khả Kỳ - MSSV :18127025
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU VÒM NHỒI BÊ TÔNG – THUYẾT MINH
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG
1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO
- Địa hình khu vực xây dựng cầu tương đối bằng phẳng, độ chênh cao không lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khảo sát và xây dựng.
5a Đá vôi màu xám đen, xám xanh phong hóa trung bình, nứt nẻ
5b Đá sỏi, cuội dăm kết màu nâu tím,xám trắng phong hóa trung bình nứt nẻ.
4 10 26.45 17.5
3.21 11.5 23.42 15.6
+ Lớp 1 : Sét pha màu xám vàng nâu đỏ lẫn dăm sạn trạng thái dẻo mềm, có độ dày trung bình từ 0.7m đến 3.5m
+ Lớp 2 : Sét pha màu vàng, nâu vàng trạng thái dẻo mềm, một số chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 như sau :
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giá trị TB
Hình 1. 1 Hình ảnh vị trí địa lý tỉnh Kiên Giang
1.1 Địa chất công trình
- Trên cơ sở tài liệu khảo sát địa chất công trình ngoài thực địa và kết quả thí nghiệm mẫu đất có thể phân địa tầng từ trên xuống dưới như sau :
Độ ẩm W
Dung trọng k
Hệ số rỗng e
Giới hạn chảy WL
Giới hạn dẻo WP
Chỉ số dẻo IP
Cường độ kháng cắt không thoát nước Giá trị N của SPT(búa/30cm)
% 29.6 g/cm3 1.71
0.888
% 45.7 % 27.8 % 15.9
kN/m2 34.1 16-27
+ Lớp 3a : Sét pha lẫn cuội tảng tàn tích đá phong hóa màu xám ghi, xám xanh trạng thái nửa cứng, một số chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 như sau :
Lớp đất
Loại đất
Chiều sâu (m)
C (kN/m2)
φ (độ)
γw (kN/m3)
Thiết kế cầu vòm ống thép nhồi bê tông vượt sông cái bé tỉnh Kiên Giang
ytg, ybg : khoảng cách từ trọng tâm tiết diện nguyên khối đến mép trên và mép dưới của dầm eg : Khoảng cách từ tâm cáp dự ứng lực đến yt0’’
TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT
Sự thay đổi ứng suất trong thép dự ứng lực do mất mát theo thời gian, ∆fpLT , sẽ được xác định như sau :
Đối với dầm căng sau mất mát ứng suất gồm các mất mát sau đây :
fPES : fPCR : fPSR : fPR2 :
Mát mát do ma sát
Mất mát do ép sít neo
ỨS trong cáp khi căng kích tối đa bằng 0.74 lần giá trị US phá hoại cốt thép DƯL :
fpj 0.74fpu 0.74 1860 1376.4N / mm2
Lực căng cáp : NPS fpi Api 1376.4 100 13764N
Khi tao ra DƯL trong dầm nhờ căng cáp, trong quá trình căng cũng như quá trình sử dụng ứng suất tạo trước này sẽ mất mát đi một phần.
Theo 5.9.5.1-2 22 TCVN 11823:2017 tổng mất mát ứng suất trong dầm
fpLT fPES fPCR fPSR fPR2 fPF fPA Trong đó :
Mất mát ứng suất do hiện tường từ biến Mất mát do hiện tượng co ngót
Sử dụng cáp kéo 2 đầu, khi đó mất mát đối xứng giữa dầm, đạt giá trị max tại giữa dầm. Ta tính mất mát trung bình cho 6 bó cáp trên mỗi mặt cắt
Ta dùng công thức sau :
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links