Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế một mố và một trụ cầu trên địa bàn huyện Tứ Lộc, Hải Hưng theo tiêu chuẩn TCVN 11823-2017. Vật liệu sử dụng: - Cường độ chịu nén của bê tông: f’c = 25 (MPa); - Khối lượng thể tích của bê tông: c = 23.2 (kN/m3); - Modul biến dạng đàn hồi: Ec = 0. Số liệu kết cấu nhịp: - Loại kết cấu nhịp: Cầu dầm BTCT DUL, nhịp giản đơn, tiết diện T căng trước.
- Chiều dài toàn dầm: 36 (m); - Chiều dài nhịp tính toán: 35,4 (m); - Bề rộng phần xe chạy: 7,5 (m); - Bề rộng lề bộ hành : 0 (m); - Số lượng dầm chủ trong mặt cắt ngang cầu: 5 (dầm); - Khoảng cách giữa các dầm: 1,8 (m); - Chiều dài cánh hẫng: 0,65 (m) - Bản mặt cầu dày: 0,18 (m); - Bề dày lớp phủ: 0,1 (m). Đất đắp đường dẫn đầu cầu: - Dung trọng đất đắp sau mố: Đ = 18 (kN/m3); - Góc ma sát giữa đất đắp và tường: độ); - Góc của đất đắp với phương nằm ngang: độ); - Góc của mặt sau tường với phương nằm ngang: độ); - Góc nội ma sát có hiệu: ’f = 30 (độ). SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 1 1. Địa chất: - Mã địa chất: 35; - Địa điểm xây dựng công trình: Huyện Tam Điệp, Ninh Bình.
Địa tầng dự án từ trên xuống đến độ sâu 61m gồm 6 lớp đất sau: +Lớp 1: Bùn sét xám xanh-xám nâu, trạng thái chảy; +Lớp 2: Sét nâu vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng; +Lớp 3: Sét xám xanhloang nâu vàng, trạng thái nửa cứng; +Lớp 4: Sét pha, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng; +Lớp 5: Sét pha, xám nâu, trạng thái nửa cứng; 1. Lớp 1: Bùn sét xám xanh - xám đen, chảy – Chiều dày: 3. – Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu (trung bình) như sau: + Dung trọng tự nhiên (γ): 1.52 g/cm³; + Dung trọng khô (γc): 0.86 g/cm³; + Tỷ trọng (Δ): 2.176 %; + Hệ số rỗng tự nhiên (eo): 2.047; + Giới hạn chảy (WL): 67.33 %; + Giới hạn dẻo (Wp): 41.32 %; + Chỉ số dẻo (Ip): 26.153kG/cm²; - Cường độ kháng cắt ứng với từng cấp áp lực: STT P (kG/cm2) τ (kG/cm2) 1 0.238 -Kết quả nén cố kết: + Áp lực tiền cố kết (Pc): 2.444 kG/cm²; + Chỉ số nén (Cc): 1.258; SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 2 + Chỉ số nở (Cr): 0.108; Hệ số cố kết (Cv): 0. Lớp 2: Sét màu xám nâu, vàng, đốm trăng, trạng thái cứng – Chiều dày: 8.
– Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu (trung bình) như sau: + Dung trọng tự nhiên (γ): 1.91 g/cm³; + Dung trọng khô (γc): 1.519 g/cm³; + Tỷ trọng (Δ): 2.321 %; + Hệ số rỗng tự nhiên (eo): 0.764; + Giới hạn chảy (WL): 37.3 %; + Giới hạn dẻo (Wp): 20.1 %; + Chỉ số dẻo (Ip): 17.214 kG/cm²; - Cường độ kháng cắt ứng với từng cấp áp lực: STT P (kG/cm2) τ (kG/cm2) 1 1 0.137 - Kết quả nén cố kết: + Áp lực tiền cố kết (Pc): 0.258 kG/cm²; + Chỉ số nén (Cc): 0.445; + Chỉ số nở (Cr): 0.019; + Hệ số cố kết (Cv): 0. Lớp 3: Sét nâu vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng – Chiều dày: 7. – Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu (trung bình) như sau: + Dung trọng tự nhiên (γ): 1.89 g/cm³; + Dung trọng khô (γc): 1.48 g/cm³; + Tỷ trọng (Δ): 2.72; SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 3 + Độ bão hòa (G): 90.588 %; + Hệ số rỗng tự nhiên (eo): 0.838; + Giới hạn chảy (WL): 45.1 %; + Giới hạn dẻo (Wp): 22.83 %; + Chỉ số dẻo (Ip): 22.38 kG/cm² - Cường độ kháng cắt ứng với từng cấp áp lực: STT P (kG/cm2) τ (kG/cm2) 1 0.054 – Kết quả nén cố kết: + Áp lực tiền cố kết (Pc): 2.511 kG/cm²; + Chỉ số nén (Cc): 0.517; + Chỉ số nở (Cr): 0.073; + Hệ số cố kết (Cv): 0.398 cm²/s; SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 4 1. Lớp 4: Sét xám xanh loang nâu vàng, trạng thái nửa cứng – Chiều dày: 6.
– Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu (trung bình) như sau: + Dung trọng tự nhiên (γ): 1.87 g/cm³; + Dung trọng khô (γc): 1.39 g/cm³; + Tỷ trọng (Δ): 2.708 %; + Hệ số rỗng tự nhiên (eo): 0.95; + Giới hạn chảy (WL): 46.4 %; + Giới hạn dẻo (Wp): 23.8 %; + Chỉ số dẻo (Ip): 22.146 kG/cm²; - Cường độ kháng cắt ứng với từng cấp áp lực: STT P (kG/cm2) τ (kG/cm2) 1 0.46 - Kết quả nén cố kết: + Áp lực tiền cố kết (Pc): 2.051 kG/cm²; + Chỉ số nén (Cc): 0.662; + Chỉ số nở (Cr): 0.088; + Hệ số cố kết (Cv): 0. Lớp 5: cát hạt trung, thô, trạng thái chặt – Chiều dày: 15. – Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu (trung bình) như sau: + Dung trọng tự nhiên (γ): 1.91 g/cm³; + Dung trọng khô (γc): 1.659 g/cm³; + Tỷ trọng (Δ): 2.67; SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 5 + Độ bão hòa (G): 66 %; + Độ rỗng (n): 38 %; + Hệ số rỗng tự nhiên (eo): 0.032 kG/cm²; Cường độ kháng cắt ứng với từng cấp áp lực: STT P (kG/cm2) τ (kG/cm2) 1 1 0. Lớp 6: Sét pha, màu xám nâu vàng, trạng thái nửa cứng – Chiều dày: 19.
– Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu (trung bình) như sau: + Dung trọng tự nhiên (γ): 1.934 g/cm³; + Dung trọng khô (γc): 1.627 g/cm³; + Tỷ trọng (Δ): 2.074 %; + Hệ số rỗng tự nhiên (eo): 0.669; + Giới hạn chảy (WL): 35 %; + Giới hạn dẻo (Wp): 18.1 %; + Chỉ số dẻo (Ip): 16.23 kG/cm²; – Cường độ kháng cắt ứng với từng cấp áp lực: STT P (kG/cm2) τ (kG/cm2) 1 1 0.286 – Kết quả nén cố kết: + Áp lực tiền cố kết (Pc): 0.34 kG/cm²; SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 6 + Chỉ số nén (Cc): 0.332; + Chỉ số nở (Cr): 0.111; + Hệ số cố kết (Cv): 1. Chỉ số SPT: Số búa thể hiện trong bảng dưới đây là số búa đã hiệu chỉnh theo nănglượng thiết bị (hiệu ứng búa), chưa hiệu chỉnh theo độ sâu mẫu thí nghiệm (hiệu ứng áp lực đất phủ). Chiều sâu tính từ STT N60 (búa) mặt đất (m) 1 0 1 2 2 3 3 4 13 4 6 15 5 8 18 6 10 16 7 12 14 8 14 15 9 16 17 10 18 17 11 20 23 12 22 22 13 24 25 14 26 23 15 28 25 16 30 28 17 32 29 18 34 31 19 36 29 20 38 33 21 40 32 22 42 25 23 44 28 24 46 32 25 48 34 SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 7 26 50 36 27 52 38 28 54 40 29 56 44 30 58 45 31 60 48 1. Thủy văn: – Độ dốc mặt nước (i): 0.00008 m/m; – Hệ số nhám lòng sông (n): 0.035; – Đường kính hạt vật liệu đáy theo hàm lượng lũy tích: + Đường kính cỡ hạt có 50% lọt sàng (d50): 0.001mm; + Đường kính cỡ hạt có 84% lọt sàng (d84): 0.012mm; + Đường kính cỡ hạt có 95% lọt sàng (d95): 0.04mm; –Cao độ mực nước thông thuyền: +18,42 m; –Cao độ mực nước cao nhất: +20,78 m; –Cao độ mực nước thấp nhất: +15,08 m.
Bố trí khe co giãn: Ta có góc nghiêng của khe co giãn so với trục vuông góc với tim cầu là 200, nhiệt độ mặt cầu biến đổi từ 50C đến 500C, thời điểm lắp đặt khe co giãn nhiệt độ mặt cầu là 250C. Chọn khe co giãn răng lược, có bề rộng khe hở cấu tạo Wconst = 30 mm để đảm bảo lắp đặt máng thu nước; Giả thiết bề rộng khe hở nhiệt tại thời điểm lắp đặt dầm chủ Winstall = 100 mm. Chuyển vị kết cấu nhịp do co ngót: ��ℎ����−�or��� = ������� 1000 ��� � = 0,0002 × 0,5 × 108 × 1000 × �os 20 = 10,147(��) Chuyển vị đầu kết cấu nhịp do nhiệt độ: ∆����−������ = ���� ���� − ���� 1000���� = 0,000011 × 108 × 50 − 5 × 1000 × cos (20) = 50,236(��) Giá trị min của khe hở nhiệt: SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 8 ���� − �������� 50 − 25 ���� = �������� − ∆����−������ = 100 − × 50,236 ���� − ���� 50 − 5 = 72,091��) Giá trị max của khe hở nhiệt: �������� −���� ���� = �������� + ∆ + ��ℎ����−�or��� ���� − ���� ����−������ 25 − 5 = 100 + × 50,236 + 10,147 = 132,474(��) 50 − 5 Chọn bề rộng max khe hở nhiệt thiết kế: W=100 (mm). Bề rộng khe hở đầu dầm tại thời điểm lắp đặt dầm chủ: �������� −���� �������� = � − ∆ − ��ℎ����−�or��� ���� − ���� ����−������ 25 − 5 = 100 − × 50,236 − 10,147 = 87,82(��) 50 − 5 1.
Chiều dài cầu và khẩu độ cầu: Vận tốc dòng chảy (m/s), chấp thuận tính gần đúng theo công thức Sêdi-Maninh: 2 1 2 1 1 1 ��ℎ = ℎ�ℎ �2 = 3 × 8.035 Chiều dài cầu tính từ điểm cuối của tường cánh 2 mố cầu là : 120,4(m). Khẩu độ cầu được chọn phải đảm bảo có diện tích thoát nước dưới cầu thõa mãn bất phương trình sau: �� ≥ ��ℎ��� Trong đó: c: diện tích cần thiết thoát nước dưới cầu (m2); Q = 1384.26 (m3/s): Lưu lượng tính toán ứng với tần suất thiết kế (giá trị này được tính chi tiết ở Chương 3, mục 3.1); = 1: Hệ số thu hẹp dòng chảy do mố và trụ cầu; P = 1.5: Hệ số xói cho phép lớn nhất 1384.05 SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 9 Với chiều dài cầu 92.4(m) ta có diện tích thoát nước dưới cầu thiết kế cho dòng chảy lũ là c = 454.57m2 (thỏa) SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 10 Chương 2: THIẾT KẾ MỐ M1 2. KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC MỐ: Hình 2. Cấu tạo mặt chiếu đứng và chiếu cạnh mố M1 Bảng 2.
Kích thước hình học mố M1 Chiều dài móng mố Lmg 8500 mm Chiều cao móng mố Hmg 2000 mm Bề rộng móng mố Bmg 6000 mm Chiều cao thân mố Htm 4780 mm Bề rộng thân mố Btm 1600 mm Chiều cao tường đỉnh Htd 2040 mm Bề dày tường đỉnh ttd 500 mm Bề dày tường lan can ttlc 500 mm Chiều cao tường cánh (1) Hc1 1500 mm Chiều cao tường cánh (2) Hc2 3975 mm Chiều cao tường cánh (3) Hc3 1850 mm Bề rộng tường cánh (1) Bc1 2200 mm Bề rộng tường cánh (2) Bc2 4210 mm Bề dày tường cánh ttc 500 mm Lkg 800 mm Kích thước đá kê gối Bkg 800 mm Hkg 150 mm Kích thước gối cao su bản thép Lg 600 mm SVTH: NGUYỄN CAO TRÍ MSSV:2051110337 Trang: 11 Bg 600 mm Hg 70 mm Lvk 7500 mm Bvk 300 mm Kích thước tường kê bản quá độ Hvk1 25 mm Hvk2 200 mm Hvk3 300 mm Lqd 6400 mm Kích thước bản quá độ Hqd 300 mm Bqd 7500 mm 2. CÁC MẶT CẮT KIỂM TOÁN: Hình 2.