Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu qua sông L1 - Phân hiệu Đại học Đà Nẵng tại Kon Tum

Dưới đây là meta tags cho bài viết "Thiết kế cầu qua sông L1: Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật xây dựng" theo yêu cầu: { "ai_description": "Tìm hiểu thiết kế cầu

• Tác giả: Hồ Xuân Quang
• Người hướng dẫn: T.S Hoàng Trọng Lâm
• Trường học: Đại Học Đà Nẵng Phân Hiệu ĐHĐN Tại Kon Tum
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Thiết kế cầu qua sông L1/2017
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Kon Tum

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu qua sông L1 2017

Đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu qua sông L1/2017 là công trình nghiên cứu của sinh viên Hồ Xuân Quang, thuộc chương trình Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông tại Phân hiệu Đại học Đà Nẵng tại Kon Tum. Đồ án được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Hoàng Trọng Lâm trong năm 2017-2018. Chủ đề này tập trung vào việc thiết kế một cây cầu bắc qua sông L1, đáp ứng nhu cầu phát triển hạ tầng giao thông khu vực. Công trình nghiên cứu bao gồm hai phương án vượt sông chính: cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lực chữ I và cầu giàn thép. Mỗi phương án được phân tích kỹ lưỡng về kết cấu thượng bộ, hạ bộ, nền móng và các yếu tố kỹ thuật liên quan. Đồ án thể hiện khả năng vận dụng kiến thức cơ bản vào thực tế thiết kế công trình cầu. Đây là minh chứng cho quá trình học tập và rèn luyện chuyên môn của sinh viên ngành kỹ thuật cầu đường tại khu vực Tây Nguyên.

1.1. Bối cảnh và mục tiêu của đồ án cầu qua sông

Đồ án được thực hiện trong bối cảnh nhu cầu xây dựng hạ tầng giao thông tại khu vực Kon Tum ngày càng tăng cao. Mục tiêu chính là thiết kế cầu qua sông L1 với các tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp điều kiện địa phương. Công trình nhằm phục vụ giao thông vận tải, kết nối các khu vực dân cư và thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội. Đồ án cũng giúp sinh viên làm quen với quy trình thiết kế thực tế, từ khảo sát đến tính toán và trình bày bản vẽ kỹ thuật chuyên ngành cầu đường.

1.2. Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

Cầu được thiết kế với khổ cầu B=8+2×1,5m, bao gồm 3 làn xe chạy và 2 làn người đi bộ. Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng tuân thủ các quy chuẩn xây dựng cầu đường Việt Nam. Kết cấu sử dụng bê tông cường độ cao f'c=30MPa cho các bộ phận chịu lực chính. Cọc BTCT có kích thước 40x40cm được sử dụng cho nền móng. Các thông số kỹ thuật này đảm bảo cầu đáp ứng được yêu cầu khai thác lâu dài và an toàn cho phương tiện giao thông qua sông L1.

II. Phân tích hai phương án vượt sông trong đồ án cầu L1 2017

Đồ án đề xuất hai phương án vượt sông khả thi để so sánh và lựa chọn tối ưu. Phương án I sử dụng cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lực chữ I với nhịp 5×33m, tổng chiều dài cầu 165m. Kết cấu thượng bộ gồm 6 dầm chữ I bố trí cách nhau 2,1m, chiều cao dầm 1,6m. Dầm ngang được bố trí tại 5 vị trí mặt cắt nhịp với chiều dày 20cm. Bản bê tông mặt cầu dày 20cm, phủ lớp chống nước và bê tông Asphalt. Phương án II áp dụng cầu giàn thép với nhịp 3×56m, khẩu độ tính toán 162,4m. Cả hai phương án đều sử dụng mố chữ U cải tiến và trụ đặc bằng BTCT cường độ 30MPa. Việc so sánh hai phương án dựa trên yếu tố kỹ thuật, kinh tế và điều kiện thi công tại khu vực Kon Tum.

2.1. Phương án I Cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lực chữ I

Phương án cầu dầm chữ I có kết cấu thượng bộ với 6 dầm chủ, chiều cao mỗi dầm 1,6m. Mặt cắt ngang dạng dầm I, bố trí lan can tay vịn bằng BTCT và thép. Các lớp mặt cầu bao gồm lớp chống nước 0,5cm, bê tông Asphalt 7cm và khe co giãn bằng cao su cốt thép bản. Ống thoát nước PVC đường kính 15cm được bố trí dọc cầu. Trụ cầu dạng đặc thân hẹp, mố chữ U cải tiến, nền móng cọc BTCT 40x40cm. Phương án này phù hợp với điều kiện thi công và vật liệu sẵn có tại Kon Tum.

2.2. Phương án II Cầu giàn thép nhịp lớn 3 56m

Phương án cầu giàn thép sử dụng khẩu độ cầu L0=160m, khẩu độ tính toán 162,4m với sai số 1,47% nhỏ hơn 5% quy định. Kết cấu thượng bộ gồm giàn thép chịu lực chính, bản mặt cầu bê tông cốt thép. Lan can tay vịn bằng BTCT và ống thép, lớp mặt cầu tương tự phương án I. Trụ cầu dạng đặc thân tròn bằng BTCT cường độ 30MPa, mố chữ U cải tiến. Phương án giàn thép có ưu điểm vượt nhịp lớn nhưng đòi hỏi kỹ thuật thi công phức tạp và nguồn vật liệu thép chất lượng cao tại khu vực miền núi.

III. Phương pháp tính toán và thiết kế kết cấu cầu qua sông

Quy trình tính toán thiết kế cầu L1/2017 tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật cầu đường. Phần tính toán kết cấu nhịp bao gồm xác định tải trọng bản thân, tải trọng sử dụng và tổ hợp tải trọng thiết kế. Tính toán nền móng cọc được thực hiện chi tiết với việc xác định sức kháng mũi cọc và sức kháng bên. Công thức tính sức kháng mũi sử dụng giá trị trung bình trọng số qpi ở khoảng cách 8B và 3,5B từ mũi cọc. Hiệu chỉnh sức kháng được áp dụng khi so sánh chiều sâu ngàm thực DA với chiều sâu ngàm cần thiết DC. Áp lực tác dụng lên mố, trụ được tính bằng tổng trọng lượng bản thân và lực thẳng đứng từ tĩnh tải, hoạt tải. Toàn bộ quá trình tính toán đảm bảo kết cấu an toàn, ổn định và kinh tế cho công trình cầu qua sông L1.

3.1. Tính toán sức kháng và nền móng cọc BTCT

Tính toán nền móng cọc BTCT 40x40cm được thực hiện theo phương pháp sức kháng mũi và sức kháng bên. Sức kháng mũi đơn vị cực hạn qT được xác định bằng trung bình cộng của qp1 và qp2. Giá trị qp1 tính từ trung bình trọng số qpi ở 8B trên mũi cọc, qp2 ở 3,5B. Hiệu chỉnh sức kháng áp dụng khi chiều sâu ngàm thực DA lớn hơn chiều sâu ngàm cần thiết DC. Đối với đoạn cọc từ điểm LC đến D, công thức hiệu chỉnh sử dụng hệ số OLCD và giá trị sức kháng tại các điểm đặc trưng.

3.2. Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu

Áp lực thẳng đứng tính toán tác dụng lên mố, trụ được xác định theo công thức AP=1,25×DCbt+Rtt. Trong đó DCbt là trọng lượng bản thân mố, trụ tính bằng kilonewton. Rtt là lực thẳng đứng do tĩnh tải giai đoạn một, hai và hoạt tải tác dụng lên kết cấu. Hệ số an toàn 1,25 được áp dụng cho tải trọng bản thân để đảm bảo độ tin cậy. Kết quả tính toán áp lực là cơ sở để thiết kế tiết diện mố, trụ và kiểm tra khả năng chịu lực của nền móng cọc dưới tác dụng của các tải trọng kết hợp trong điều kiện khai thác thực tế.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của đồ án cầu L1 2017

Đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu qua sông L1/2017 đã hoàn thành các mục tiêu đề ra về nội dung và hình thức trình bày. Phương án cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lực chữ I nhịp 5×33m được đánh giá phù hợp với điều kiện thực tế tại Kon Tum. Kết quả tính toán cho thấy kết cấu đáp ứng yêu cầu về cường độ, độ cứng và ổn định. Nền móng cọc BTCT 40x40cm đảm bảo khả năng chịu tải và ổn định cho công trình. Đồ án cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho các dự án cầu đường tương tự tại khu vực Tây Nguyên. Phương pháp tính toán và thiết kế có thể áp dụng cho các công trình cầu có quy mô và điều kiện tương đồng. Công trình góp phần phát triển hạ tầng giao thông, phục vụ phát triển kinh tế xã hội địa phương và đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật chất lượng cao.

4.1. Đánh giá ưu nhược điểm của phương án thiết kế

Phương án cầu dầm chữ I có ưu điểm về tính khả thi trong thi công, vật liệu sẵn có và chi phí đầu tư hợp lý. Kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra bảo dưỡng trong quá trình khai thác. Nhược điểm là khẩu độ nhịp hạn chế so với cầu giàn thép, đòi hỏi nhiều mố trụ hơn. Phương án giàn thép vượt nhịp lớn nhưng yêu cầu kỹ thuật thi công phức tạp và nguồn vật liệu đặc chủng. Việc lựa chọn phương án tối ưu cần cân nhắc tổng thể các yếu tố kỹ thuật, kinh tế và điều kiện địa phương tại Kon Tum.

4.2. Khả năng ứng dụng và phát triển dự án

Đồ án có thể được ứng dụng làm cơ sở cho thiết kế cầu thực tế tại các tuyến đường khu vực Kon Tum và các tỉnh Tây Nguyên. Phương pháp tính toán nền móng cọc và kết cấu nhịp áp dụng được cho nhiều loại cầu khác nhau. Công trình mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về tối ưu hóa kết cấu cầu cho vùng núi. Đồ án cũng là tài liệu đào tạo giá trị cho sinh viên ngành kỹ thuật cầu đường, giúp hiểu rõ quy trình thiết kế từ khảo sát đến tính toán và trình bày bản vẽ kỹ thuật chuyên ngành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG L1 1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIEN CỦA KHU VỰC TUYẾN 1. Giới thiệu chung - Sông L1 nằm ở vùng đồng bằng duyên hải thuộc tỉnh Quảng Nam. - Quảng Nam là một tỉnh thuộc vùng miền trung.

Phía Bắc giáp thành phố Đà Nẵng, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi, phía Tây giáp đất nước Lào, phía Đông giáp Biển Đông. Tỉnh Quảng Nam rất thuận tiện trong giao thông: có Quốc lộ 1A và đường Hồ Chí Minh đi ngang qua,… Trên địa bàn có nhiều khu di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể phát triển ngành du lịch, đáp ứng nhu cầu tham quan, vui chơi giải trí cho khách du lịch. Do đó mà hệ thống giao thông ở trên địa bàn tỉnh cần được đầu tư xây dựng, phát triển, mở rộng để đáp ứng tốt nhu cầu đi lại của người dân đồng thời tạo điều kiện lưu thông thuận lợi góp phần đẩy mạnh sự phát triển kinh tế của khu vực nói riêng và của cả nước nói chung. Điều kiện về địa hình Mặt cắt ngang sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp có dạng đối xứng.

Bề mặt địa hình lòng sông không bằng phẳng có những vũng sâu và các bãi bồi chạy dọc theo bờ sông. Địa chất Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất khu vực công trình đi qua có đặc điểm sau: - Lớp 1 : Á Sét - Lớp 2 : Sét - Lớp 3 : Cát 1. Thuỷ văn Các số liệu đo đạc về thủy văn như sau: - Mực nước cao nhất : +13. - Mực nước thông thuyền: +8.

- Mực nước thấp nhất: +3. Khí hậu Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanh năm khoảng 26oC. Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 39oC. Giai đoạn từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công cầu.

Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có mưa kéo dài, nhiệt độ trung bình 15-22oC. Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều đến việc xây dựng cầu. Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng - Quy mô : Cầu được xây dựng với quy mô vĩnh cửu. 2 - Tải trọng thiết kế : Tải trọng HL93; đoàn người 4 KN/m2.

- Sông thông thuyền cấp : Cấp IV (miền Trung). - Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN272 – 05. Phạm vi nghiên cứu của đồ án: - Thiết kế sơ bộ ( lập dự án khả thi ) : 25 % - Thiết kế kỹ thuật : 45 % - Thiết kế thi công : 30 % 1. ĐIỀU KIỆN XÃ HỘI CỦA KHU VỰC TUYẾN Dân cư của vùng phân bố tương đối đồng đều, mật độ dân cư tương đối lớn.

Ở gần vị trí xây dựng cầu, nhà dân tập trung hai bên tương đối nhiều. Do đó trong quá trình thi công cần có biện pháp để đảm bảo về mặt trật tự và an ninh cho khu vực xây dựng cầu. ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC CUNG CẤP CÁC LOẠI VẬT LIỆU, MÁY MÓC, BÁN THÀNH PHẨM, CẤU KIỆN ĐÚC SẴN, ĐƯỜNG VẬN CHUYỂN 1. Điều kiện khai thác, cung cấp nguyên vật liệu Vật liệu sử dụng cho công trình thì vùng đều có thể cung cấp được và rất thuận lợi như: đất đắp, đá, cát, xi măng… 1.

Điều kiện cung cấp máy móc Đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy móc phục vụ cho việc thi công cầu như: Máy khoan cọc nhồi, cần cẩu, máy đào, máy ủi, ôtô vận chuyển bê tông, máy bơm bê tông, máy đầm bê tông và các loại máy móc cần thiết khác. Đảm bảo quá trình thi công được tiến hành đồng bộ và liên tục, đảm bảo được tiến độ thi công. Điều kiện cung cấp nhân lực Khu vực có số lượng người dân nằm trong độ tuổi lao động chiếm tỉ lệ lớn. Người dân thường chịu khó, ham học hỏi, có khả năng tiếp nhận nhanh các tiến bộ khoa học kỹ thuật.

Phía thi công có đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật có trình độ cao, có khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt của thời tiết với năng suất cao. Điều kiện cung cấp nhiên liệu, các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt Đơn vị thi công cung cấp đầy đủ các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt của anh em công nhân và các cán bộ kỹ thuật trên công trường. Đảm bảo sự quan tâm tốt đến sức khoẻ công nhân để hoàn thành công trình đúng thời hạn. Điều kiện đảm bảo y tế, giáo dục, thông tin liên lạ Gần khu vực thi công công trình có trạm y tế xã do đó đảm bảo khi có sự cố, tai nạn gì trên công trường cũng có thể chuyển nhanh chóng đến trạm y tế kịp thời.

PHÂN TÍCH SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ DỰ ÁN Tỉnh Quảng Nam là một tỉnh có tiền năng phát triển kinh tế. Vì vậy mà mục tiêu đẩy mạnh phát triển kinh tế của tỉnh trong những năm gần đây rất được nhà nước và lãnh đạo tỉnh quan tâm. Để thực hiện mục tiêu phát triển kinh tế, vấn đề được xem là 3 đóng một vai trò vô cùng quan trọng đó là phát triển mạng lưới giao thông trên địa bàn. Những năm gần đây mạng lưới giao thông đi lại trên địa bàn tỉnh đang được chú trọng và đẩy mạnh xây dựng với những tuyến đường và những công trình có quy mô lớn nhằm góp phần thực hiện hiệu quả mục tiêu phát triển kinh tế mà ban lãnh đạo tỉnh và chính phủ đã đề ra trong tương lai.

Vấn đề giao thông đi lại giữa hai bên bờ sông chỉ có thể thực hiện bằng các phương tiện tàu thuyền nhỏ qua sông, do đó nó không đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân sống tại đây và không đảm bảo an toàn cho người qua sông. Vì vậy mà việc thi công cầu được xem là vấn đề hết sức cần thiết nhằm đáp ứng nguyện vọng, sự mong mỏi của người dân sống hai bên sông nói riêng và toàn khu vực nói chung. 4 CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG KHẢ THI 2. PHƯƠNG ÁN I: CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT DƯL CHỮ I, NHỊP 5X33M - Cầu dầm đơn giản BTCT DƯL chữ I có f’c = 50MPa.

Độ dốc trung bình dọc cầu là 2%. Tổng chiều dài cầu L = 165 m - Cầu có 2 làn xe chạy và 2 làn người đi bộ với khổ cầu: B= 8 + 2×1,5 m 2. Kết cấu thượng bộ - Khẩu độ cầu : L0= 160 m - Khẩu độ tính toán: Ltt0 = L+(n+1).1 m - Sai số khẩu độ cầu: Ltt0  L0 156.43 % < 5% → Đạt yêu cầu max  Ltt0 ; L0  160 - Mặt cắt ngang dạng dầm I, chiều cao dầm là 1,6 m - Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng thép - Các lớp mặt cầu: + Lớp phòng nước dày 0,5cm + Lớp bê tông Asphalt dày 7cm + Khe co giản bằng cao su cốt thép bản + Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 15cm. Kết cấu hạ bộ - Trụ cầu dạng trụ đặc thân hẹp bằng BTCT f'c = 30MPa.

- Mố cầu dạng mố chữ U cải tiến BTCT f'c = 30MPa - Cọc BTCT f'c = 30MPa, có kích thước 40x40cm 2. PHƯƠNG ÁN II: CẦU GIÀN THÉP NHỊP 3X56M - Cầu có 3 làn xe chạy và 2 làn người đi bộ với khổ cầu: B= 8 + 2×1,5 m 2. Kết cấu thượng bộ: - Khẩu độ cầu : L0= 160 m - Khẩu độ tính toán : Ltt0 = L-2.0,1= 162,4 m - Sai số khẩu độ cầu: Ltt0  L0 162, 4  160   1.47 % < 5% → Đạt yêu cầu max  L ; L0  tt 0 162, 4 - Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng ống thép - Các lớp mặt cầu: + Lớp phòng nước dày 0,5cm + Lớp bê tông Asphalt dày 7cm + Lớp tại mui luyện dày trung bình 3cm - Khe co giản bằng cao su cốt thép bản Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 15cm. Kết cấu hạ bộ: - Trụ cầu dạng trụ đặc thân tròn bằng BTCT f'c = 30MPa.

- Mố cầu dạng mố chữ U cải tiến BTCT f'c = 30MPa - Cọc BTCT f'c = 30Mpa 6 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT DƯL CHỮ I NHỊP 5X33m 3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN - Mặt cắt ngang gồm: 6 dầm chữ I bố trí cách nhau 2,1m - Chiều cao dầm chủ chọn : H=1,6m - Dầm ngang được bố trí tại 5 vị trí mặt cắt nhịp, chiều dày dầm ngang 20cm - Bản bêtông mặt cầu dày 20cm - Bê tông dầm có cường độ 28 ngày f’c (mẫu hình trụ): 45MPa - Cốt thép DƯL dùng loại tao thép 7 sợi xoắn có đường kính 15,2mm 1/2 CHÊNH DIÃÛ N CÁÖ U TL : 1/200 33000 50 33000 50 16500 300 1800 1500 1500 MNCN: +13.5m 8000 1500 850 1400 12500 1000 1000 - LÅÏ P 1: A ÏSEÏ T 1500 500 2400 500 2900 21 COÜ C ÂOÏ NG BTCT 1500 LTK=18m, f'c=30MPa, D=40X40Cm - LÅÏ P 2: SEÏ T. 21 COÜ C ÂOÏ NG BTCT LTK=18m, f'c=30MPa, D=40X40Cm -9.57 21 COÜ C ÂOÏ NG BTCT LTK=18m, f'c=30MPa, D=40X40Cm -18.0 CHIÃÖ U DAÌY LÅÏP 2 (m) 4. Bố trí chung theo phương dọc cầu.

7 MÀÛ T CÀÕ T NGANG CÁÖ U TL 1/50 1/2 MÀÛ T CÀÕ T I-I 1/2 MÀÛ T CÀÕ T II-II LÅÏP BÃ TÄNG ATPHAN DAÌY 7CM LÅÏP PHOÌNG NÆÅÏC DAÌY 0,5 CM BAÍN MÀÛ T CÁÖ U BTCT DAÌY 200 CM 1500 200 4000 100 4000 200 1500 720 VAÛ CH SÅN PHÁN LAÌN 2% 2% 600 200 650 100 PVC =150MM ÄÚ 80 NG THOAÏ 120 120 T NÆÅÏ 200 1600 C 250 200 650 650 650 650 650 650 800 800 800 800 800 800 200 200 200 200 200 200 1000 2100 2100 2100 2100 2100 1000 Hình 3.mặt cắt ngang cầu 8 3. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG KẾT CẤU NHỊP 3. Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu  Bản mặt cầu Bảng 3.1 Tổng hợp khối lượng bản mặt cầu một nhịp. Hàm lượng Trọng Bản mặt Thể tích Thép Trọng Lượng Lượng cầu cho 1 (m3) (KN/1m3B Thép(KN) BT(KN nhịp T) ) V=0.75 KN/m 33  Lớp phủ mặt cầu Bảng 3.

Tĩnh tải các lớp mặt cầu. Bộ phận Cách tính Trọng lượng (KN/m) Lớp BTN dày 7 cm .1125 Lớp phòng nước dày 0,5cm .