I. Giới thiệu và mục tiêu
Đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu extradosed một mặt phẳng dây được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Sĩ Tiến dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Duy Liêm. Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế một cây cầu extradosed vượt sông trên Quốc lộ 14, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy mô xây dựng. Cầu được thiết kế với tuổi thọ 100 năm, phù hợp với quy hoạch tương lai của tuyến đường và đảm bảo thời gian thi công ngắn, giá thành hợp lý.
1.1. Quy trình thiết kế
Quy trình thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn như TCVN 4054-05 và TCVN 11823-2017. Cầu được thiết kế với cấp đường III miền núi, vận tốc thiết kế 60 km/h, và tải trọng thiết kế HL93. Các yếu tố như khẩu độ thông thuyền, tần suất lũ thiết kế, và vật liệu sử dụng cũng được xem xét kỹ lưỡng.
1.2. Nguyên tắc thiết kế
Nguyên tắc thiết kế tập trung vào việc đảm bảo tuổi thọ công trình, phù hợp với quy mô tuyến đường, và tối ưu hóa chi phí thi công. Cầu được thiết kế để thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng và có giá thành xây lắp thấp.
II. Đặc điểm tự nhiên và kỹ thuật
Khu vực xây dựng cầu có địa hình tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho quá trình khảo sát và thi công. Địa chất công trình bao gồm các lớp đất sét, cát, và sỏi sạn, với các chỉ tiêu cơ lý được phân tích chi tiết. Điều kiện khí hậu và thủy văn cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo tính bền vững của công trình.
2.1. Địa chất công trình
Địa tầng khu vực xây dựng được phân thành 5 lớp, bao gồm lớp bùn, sét, cát hạt nhỏ, và sỏi sạn. Các chỉ tiêu cơ lý như độ ẩm, dung trọng, và cường độ kháng cắt được xác định rõ ràng, giúp đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp.
2.2. Điều kiện khí hậu và thủy văn
Khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình 26°C, độ ẩm 80.8%. Các thông số thủy văn như mực nước thông thuyền và tần suất lũ thiết kế được xác định để đảm bảo an toàn cho công trình.
III. Phương án thiết kế và kết cấu
Phương án thiết kế cầu extradosed được lựa chọn dựa trên khả năng vượt nhịp lớn (50-300m) và ưu điểm về chi phí, thời gian thi công. Cầu được bố trí với sơ đồ 75+120+75m, kết cấu dầm hộp liên tục, thi công bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng. Các thông số kỹ thuật như chiều cao, chiều rộng, và vật liệu sử dụng được tính toán chi tiết.
3.1. Bố trí chung cầu
Cầu được bố trí với 3 nhịp chính, chiều dài toàn cầu 270m. Kết cấu dầm hộp liên tục được thiết kế để đảm bảo khả năng chịu lực và độ ổn định. Các thông số như chiều cao mặt cắt, chiều dày bản đáy, và sườn dầm được tính toán kỹ lưỡng.
3.2. Kết cấu nhịp
Kết cấu nhịp được thiết kế với dầm hộp 3 khoang, chiều cao thay đổi từ 4.5m tại đỉnh trụ đến 2m tại hợp long. Các phương trình đường cong đáy dầm và chiều dày bản đáy được xác định để tối ưu hóa kết cấu và vật liệu sử dụng.
IV. Tính toán và kiểm toán
Các tính toán kiểm toán được thực hiện để đảm bảo kết cấu cầu đáp ứng các yêu cầu về độ bền, độ ổn định, và khả năng chịu tải. Các yếu tố như tĩnh tải, hoạt tải, và tải trọng gió được xem xét trong quá trình kiểm toán. Các kết quả tính toán cho thấy kết cấu cầu đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế và an toàn.
4.1. Kiểm toán dầm chủ
Kiểm toán dầm chủ được thực hiện cho cả giai đoạn thi công và khai thác. Các yếu tố như sức kháng uốn, sức kháng cắt, và độ võng được tính toán để đảm bảo kết cấu đáp ứng các yêu cầu thiết kế.
4.2. Kiểm toán cáp văng
Cáp văng được kiểm toán để đảm bảo khả năng chịu lực và độ ổn định trong cả giai đoạn thi công và khai thác. Các yếu tố như mất mát ứng suất, co ngót, và từ biến của bê tông được xem xét trong quá trình kiểm toán.
