CHƯƠNG I : QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 1.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Công trình cầu nằm trên Quốc lộ 14, ranh giới giữa hai xã Minh Hưng và Đức Liễu huyện 1.1 Quy trình thiết kế Bù Đăng, Bình Phước là vùng ngập nước của lòng hồ Thác Mơ. - Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô : TCVN 4054-05 Nơi đây dần trở thành khu du lịch danh lam thắng cảnh cao cấp, với cảnh quan thơ mộng, - Tiêu chuẩn thiết kế cầu – đường bộ : TCVN 11823-2017 hồ nước trong xanh xen lẫn các đảo nhỏ, hòa mình trong bầu không khí mát mẻ, thư thái.2 Nguyên tắc thiết kế đây, các bạn có thể tổ chức cắm trại, câu cá,…và thưởng thức các món hương đồng gió nội đậm - Công trình được thiết kế với tuổi thọ 100 năm, có kết cấu thanh thoát phù hợp với quy chất thôn quê Bình Phước. mô của tuyến đường; Từ vị trí địa lý cực kỳ thuận lợi, nơi này chính quyền các cấp đang dự kiến xây dựng thành - Đáp ứng được yêu cầu quy hoạch, phân tích tương lai của tuyến đường; một khu du lịch phức hợp cao cấp, với cảnh quan thơ mộng, hồ nước trong xanh, đảo nhỏ thấp - Thời gian thi công ngắn; thoáng trong sương mai, từng đàn cò về sinh sống trú ngụ, chiều chiều thuyền đánh cá từ các nơi - Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng; về đây cập bến. Khung cảnh thanh bình cho biết trong tương lai không xa chắc chắn nơi này sẽ - Giá thành xây lắp thấp là một điểm dừng chân lý tưởng của du khách sau những ngày khám phá đường Hồ Chí Minh 1.3 Quy mô xây dựng huyền thoại.
- Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ > 100 năm 1.4 Cấp đường thiết kế - Đường cấp III miền núi 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 b. Hệ số tải trọng Tĩnh tải DC : 𝛾𝐷𝐶 = 1.25; Tĩnh tải DW: 𝛾𝐷𝑊 = 1.5; Hoạt tải LL : 𝛾𝐿𝐿 = 1.1 : Hồ thủy điện Thác Mơ c. Hệ số xung kích IM = 1.6 Khẩu độ thông thuyền Sông thông thuyền cấp II, khổ thông thuyền BxH = 60x9m, tính từ mực nước thông thuyền 1.7 Tần suất lũ thiết kế - Tần suất lũ thiết kế cầu : H4% SVTH : NGUYỄN SĨ TIẾN-MSSV : 18127057 Trang 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED GVHD: TS.NGUYỄN DUY LIÊM 1.8 Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG - Kết cấu nhịp chính (bao gồm : dầm chủ, cáp, dây văng,…) 2.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH ĐỊA MẠO - Kết cấu tháp (bao gồm thân tháp,…) - Địa hình khu vực xây dựng cầu tương đối bằng phẳng, độ chênh cao không lớn , tạo điều - Các kết cấu phụ ( neo tạm, neo tháp,,,) kiện thuận lợi cho quá trình khảo sát và xây dựng 2.1 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 : + Lớp 1 : lớp bùn, xà bần ở đáy sông, có độ dày trung bình từ 0.5 đến 2m + Lớp 2 : Lớp đất có thành phần là Sét màu nâu đỏ , nâu vàng, xám xanh, trạng thái nữa cứng.Lớp này có bề dày trung bình 2 dến 8m, một số chỉ tiêu cơ lí của 2 lớp như sau : Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị trung bình Độ ẩm W % 31.6 Dung trọng 𝜌 g/cm3 1.91 Hệ số rỗng e 0.888 Giới hạn chảy WL % 47.7 Giới hạn chảy dẻo Wp % 29.8 Chỉ số dẻo Ip % 17.9 Cường độ kháng cắt không thoát nước kN/m2 39.1 Giá trị N của SPT (búa/30cm) 16-27 + Lớp 3 : Lớp đất có thành phần là Sét pha màu xám, trạng thái dẻo mềm.
Lớp này có bề dày trung bình 3 dến 10m, một số chỉ tiêu cơ lí của lớp 3 như sau : Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị trung bình Độ ẩm W % 34.8 Dung trọng 𝜌 g/cm3 1.85 Hệ số rỗng e 0.975 Giới hạn chảy WL % 41.2 Giới hạn chảy dẻo Wp % 26.9 Chỉ số dẻo Ip % 14.3 Cường độ kháng cắt không thoát nước kN/m2 15.1 SVTH : NGUYỄN SĨ TIẾN-MSSV : 18127057 Trang 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED GVHD: TS.NGUYỄN DUY LIÊM Giá trị N của SPT (búa/30cm) 7-8 CHƯƠNG III : PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ + Lớp 4 : Lớp đất có thành phần là Cát hạt nhỏ, màu xám, kết cấu chặt. Lớp này có bề dày trung 3.1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ bình từ 5 đến 12m, một số chỉ tiêu cơ lý của lớp 4 như sau : - Thiết kế một cây cầu vĩnh cửu vượt sông trên đường ô tô với số liệu sau : Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị trung bình + Mặt cắt ngang và số liệu địa chất như hình vẽ, chiều rộng lòng sông khoảng 300 m Độ ẩm W % 21.9m Dung trọng 𝜌 g/cm3 1.93 + Quy trình thiết kế: TCVN 11823-2017 Hệ số rỗng e 0.668 + Tải trọng thiết kế : HL93 Cường độ kháng cắt không thoát nước kN/m2 2 + Tần suất lũ thiết kế P=4% Giá trị N của SPT (búa/30cm) 31-50 + Vận tốc thiết kế V = 60 Km/h + Lớp 5 : Lớp đất có thành phần là Cát hạt nhỏ lẫn sỏi sạn, màu đỏ, trạng thái cứng. Lớp này + Sông thông thuyền cấp II có bề dày vô hạn, một số chỉ tiêu cơ lý của lớp 4 như sau : Bề rộng thông thuyền B = 60m Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị trung bình Chiều cao thông thuyền H0=9.2 SƠ LƯỢC VỀ CẦU EXTRADOSED Dầm cầu Extradosed nhỏ hơn so với cầu dầm nhưng lớn hơn so với cầu dây xiên nên so Dung trọng 𝜌 g/cm3 1.98 với cầu dầm thì tĩnh tải nhỏ hơn, chiều cao kiến trúc thấp rất thích hợp cho các cầu vượt trong đô Hệ số rỗng e 0.612 thị, đồng thời trụ tháp thấp rất phù hợp cho các cầu yêu cầu hạn chế chiều cao như cầu vượt trong Cường độ kháng cắt không thoát nước kN/m2 2 đô thị, cầu gần sân bay,. Chiều cao cột tháp nhỏ và hệ dây cáp thường có cấu tạo và làm việc đơn Giá trị N của SPT (búa/30cm) 35-50 giản hơn cầu dây xiên cũng giúp cho việc lắp đặt và công tác duy tu bảo dưỡng dễ dàng hơn.2 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN khác biệt nữa là cáp văng biên ngoài của cầu Extradosed không cần phải được neo xuống mố hay 2.1 Khí hậu trụ neo như trong cầu dây xiên, vì hệ dầm cứng của cầu Extradosed có độ cứng rất lớn, hơn nữa - Vùng Đông nam bộ nói chung và Bình Phước nói riêng nằm trong miền khí hậu nhiệt đới trọng lượng bản thân của hệ dầm cứng bên phía nhịp nhỏ cũng đủ lớn để chống lại phản lực âm gió mùa cận xích đạo, có nền nhiệt cao đều quanh năm, ít gió bão, không có mùa đông lạnh.
khi có hoạt tải tác dụng ở trên nhịp giữa, dây cáp ngắn, độ võng bản thân cáp nhỏ nên dao động 2.2 Nhiệt độ của cáp không ảnh hưởng lớn đến ổn định của cầu. Hệ dầm cầu cứng và hệ dây cáp dự ứng lực - Nhiệt độ cao đều, nhiệt độ bình quân 260 , cao nhất là 31.70 và thấp nhất là 21.50 treo cùng làm việc dưới tác dụng của hoạt tải, do vậy có sự phân phối nội lực đồng đều hơn giữa 2.3 Độ ẩm hệ dầm cứng và hệ dây treo và tận dụng được khả năng làm việc của vật liệu. Hình dáng bên ngoài - Độ ẩm bình quân là 80.8%/năm , độ ẩm thấp nhất là 53.2%/năm của cầu Extradosed rất giống cầu dây xiên có cột tháp thấp nhưng kết cấu nhịp cầu lại làm việc 2.4 Các thông số về thủy văn giống cầu dầm cứng hơn là cầu dây xiên và khả năng vượt nhịp không được như cầu dây xiên. Giả thiết cao độ mực nước : Về công nghệ thi công Cầu Extradosed thường là kết cấu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực + MNTT : +1.00 m kết hợp với hệ dây và tháp thấp cho nên về cơ bản có thể dùng các công nghệ xây dựng tương tự + MNCN : +2.50 m SVTH : NGUYỄN SĨ TIẾN-MSSV : 18127057 Trang 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED GVHD: TS.NGUYỄN DUY LIÊM như của cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực, ví dụ công nghệ đúc hẫng, lắp hẫng dầm đồng thời căng các cáp treo xiên gần giống như thi công cầu dây văng nhưng đơn giản hơn.3 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 3.1 Căn cứ thành lập giải pháp thiết kế - Khả năng vượt nhịp lớn có thể từ 50-300m - Ưu điểm: + Việc đúc hẫng trên đà giáo di động sẽ giảm được chi phí đà giáo, ván khuôn được dùng lại nhiều lần cùng một thao tác lặp lại nên sẻ giảm chi phí nhân lực và nâng cao năng suất lao động.
+ Đối với dầm có chiều cao thay đổi thì chỉ việc điều chỉnh cao độ ván khuôn. Việc thay đổi Hình 3.1Bố trí chung cầu chiều cao tiết diện cho phép sử dụng vật liệu kết cấu một cách hợp lý giảm được trọng lượng bản thân kết cấu và cho phép vượt các nhịp lớn. + Không phụ thuộc vào không gian dưới cầu do đó có thể thi công trong điều kiện sông sâu, thông thuyền hay xây dựng cầu vượt qua thành phố.2 Bố trí chung cầu - Sơ đồ toàn cầu 75+120+75 m - Chiều dài toàn cầu L = 270 m - Cầu được bố trí nằm ngang và tiếp nối với đường thẳng. - Cầu gồm 3 nhịp + Cầu chính gồm 3 nhịp, bố trí theo sơ đồ 75+120+75 m, kết cấu dầm hộp liên tục, thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.
+ Khe co giản : ∆𝐿 = 𝐿 × 10−5 × ∆𝑡 = 75 × 10−5 × 5 = 0.3 Mặt cắt ngang cầu Các thông số như sau : Các thông số Giá trị Đơn vị blx 2x7.9 m SVTH : NGUYỄN SĨ TIẾN-MSSV : 18127057 Trang 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED GVHD: TS.NGUYỄN DUY LIÊM CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP + Modun đàn hồi theo 4.1 CĂN CỨ LỰA CHỌN 𝐸𝑐 = 0.1 Căn cứ lựa chọn kết cấu nhịp Trong đó : - Đối với kết cấu nhịp liên tục thì ở khu vực đỉnh trụ đồng thới với trị số moment nội lực còn K1 : Hệ số hiệu chỉnh nguồn cốt liệu được lấy bằng 1 trừ khi được xác định bằng các thí phát sinh lực cắt có trị số lớn. Vì vậy theo tiêu chuẩn, chiều cao mặt cắt dầm tại đỉnh trụ thường nghiệm cơ lý, và được phê duyệt bởi cơ quan có thẩm quyền.