Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 PHẦN MỞ ĐẦU Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN Đề Tài: THIẾT KẾ CẦU QUA SƠNG D7 Các sớ liệu ban đầu 1.1 Địa hình: Cầu bắc qua sơng D7, thuộc địa phận Huyện phú Lộc, Tỉnh Thừa Thiên Huế, nằm tuyến đường ven biển Cảnh Dương (tuyến 2, lý trình Km0+915) thuộc thị Chân Mây Khu vực khảo sát thuộc đới chuyển tiếp dạng địa hình đồi núi bóc mòn dạng địa hình đầm phá ven biển Động lực phát sinh phát triển dạng địa hình hoạt động sóng biển gió chủ yếu hình thành doi cát, van cát, ngày phát triển lấn dần vào bờ, mặt khác hoạt động sóng mang vật liệu trầm tích đổ vào phá dạng địa hình q trình vận động phát triển theo chiều hướng cạn dần với tốc độ chậm 1.2 Địa chất: Qua cơng tác khoan thăm dò ngồi trường kết hợp với tài liệu thí nghiệm phòng cho thấy: Cấu tạo địa chất có lớp Sét dẻo mềm, Á sét, Cát hạt trung, cấu tạo địa tầng sau: - Lớp 1: Sét dẻo, mềm Đây lớp mặt, phân bố rộng khắp khu vực khảo sát, bề dày trung bình 6m Thành phần chủ yếu sét, trạng thái dẻo mềm Trị số SPT trung bình N30: búa/0,3m - Lớp 2: Lớp Á sét Phân bố khắp khu vực khảo sát, bề dày trung bình 5,5m Thành phần chủ yếu sét, bụi lẫn vỏ sò, xác thực vật, cát kết vón, đơi chỗ có xen kẹp lớp cát mỏng, trạng thái bão hòa Trị số SPT trung bình N30: 17 búa/0,3m - Lớp 3: Cát hạt trung Phân bố khắp khu vực khảo sát, bề dày vơ cùng, Cấu tạo địa chất chủ yếu cát hạt trung màu xám trắng lẫn vỏ sò, cát kết vón, kết cấu chặt Trị số SPT trung bình N30: 50 búa/0,3m 1.3 Thủy văn: Sơng D7 sơng khu vực khu vực đất liền vịnh Chân Mây Sơng bắt nguồn từ dãy núi cao tiếp giáp địa phận Qng SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 Nam Đà Nẵng, đổ vịnh Chân Mây, cửa sơng giáp phía mũi Chân Mây Tây, qua điều tra thu thập có mức nước lũ sau: Mực nước điều tra tim cầu: - MNCN: +8,5 (m) - MNTT: +6,5 (m) - MNTN: +2,6 (m) Kết luận: Trên sở tài liệu thu thập khu vực phân tích tính tốn có xét đến ảnh hưởng triều dâng triều rút, lựa chọn số liệu sau làm số liệu thủy văn thiết kế cầu D7: - Tần suất thiết kế: P= 1% - Lưu lượng tính tốn: Q= 1794,47 (m3/s) - Khẩu độ cầu: L0= 189 (m) - Vận tốc thiết kế: V= 1,6 (m/s) Trong lưu lượng vận tốc tính tốn lấy triều rút, mực nước thiết kế lấy triều dâng 1.4 Khí hậu - thời tiết: - Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết khơng phân chia rõ rệt theo mùa, nhiên lượng mưa thường tập trung từ tháng 10 năm đến tháng năm sau - Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đơng Bắc vào tháng mưa - Độ ẩm khơng khí cao (vì nằm vùng gần cửa biển ) 1.5 Các tiêu ch̉n kỹ tḥt của cơng trình: - Qui mơ xây dựng : Vĩnh cửu - Tần suất lũ thiết kế : P = 1% - Tải trọng thiết kế : Hoạt tải HL-93 đồn người 3KN/m2 - Khẩu độ cầu : Lo = 189 m - Khổ cầu : K = + 2x1,0 m - Cấp sơng : IV - Nhịp thơng thuyền : 6x40 (m) 1.5.1 Căn thiết kế: - Căn định số: 431/QĐ-UB, ngày 18/02/2003 UBND tỉnh Thừa Thiên Huế “V/V phê duyệt dự án đầu tư xây dựng đường ven biển Cảnh Dương”, có cầu qua sơng D7 - Căn hồ sơ khảo sát địa chất, địa hình, thủy văn cơng ty tư vấn XDCT giao thơng Thừa Thiên Huế lập năm 2004 1.5.2 Quy trình thiết kế: - Tiêu chuẩn thiết kế đường ơtơ TCVN 4054-05 - Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 1.6 Phạm vi nghiên cứu đờ án: - Thiết kế sơ (lập dự án khả thi ) : 30 % - Thiết kế kỹ thuật : 50 % - Thiết kế thi cơng : 20 % 1.7 Tài liệu sử dụng: - Các tài liệu khảo sát địa hình, địa chất, thủy văn cơng ty tư vấn XDCT giao thơng Thừa Thiên Huế lập năm 2004 - Hệ cao độ: Sử dụng với hệ tuyến 1, tuyến đường ven biển Cảnh Dương SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 Chương 2: CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CƠNG TRÌNH 2.1 Điều kiện địa hình: Mặt cắt dọc sơng đối xứng, thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp đối xứng và khẩu đợ cầu L0= 189m 2.2 Điều kiện địa chất: Như 2.3 Điều kiện khí hậu thủy văn: 2.3.1 Điều kiện khí hậu: Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanh năm khoảng 270C Vào mùa hè nhiệt độ cao lên tới 38 0C Giai đọan từ tháng tới tháng nắng kéo dài, có mưa, nên thuận lợi cho việc thi cơng cầu Vào mùa đơng thường có gió mùa đơng bắc làm nhiệt độ giảm thường có mưa kéo dài, nhiệt độ trung bình 15÷ 200C Độ ẩm: 90% Ngồi yếu tố nói kiện tự nhiên lại khơng ảnh hưởng nhiều đến việc xây dựng cầu 2.3.2 Điều kiện thủy văn: Các số liệu thuỷ văn: - MNCN : +8,5 m - MNTT : +6,5 m - MNTN : +2,6 m 2.4 Điều kiện cung ứng vật liệu: 2.4.1 Ng̀n vật liệu cát, sỏi sạn: Có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn có chất lượng tốt đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu 2.4.2 Vật liệu thép: Sử dụng loại thép nhà máy luyện thép nước thép Thái Ngun, Biên Hồ loại thép liên doanh Việt- Nhật, Việt -Úc 2.4.3 Ximăng: Hiện nhà máy ximăng xây dựng tỉnh, thành ln đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vây, vấn đề cung cấp ximăng cho cơng trình xây dựng thuận lợi, giá rẻ ln đảm bảo chất lượng số lượng mà u cầu cơng trình đặt 2.5 Năng lực và máy móc thi cơng: Cơng ty trúng gói thầu thi cơng cơng trình có đầy đủ phương tiện thiết bị phục vụ thi cơng, đội ngũ cơng nhân kỹ sư chun mơn cao dày dạn kinh nghiệm vấn đề thiết kế xây dựng, hồn tồn đưa cơng trình vào khai thác tiến độ Đặc biệt đội ngũ kỹ sư cơng nhân dần tiếp cận cơng nghệ xây dựng cầu Mặt khác có cơng việc đòi hỏi nhiều nhân cơng SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 th dân cư vùng, nên thi cơng cơng trình khơng bị hạn chế nhân lực Còn máy móc thiết bị th cần 2.6 Điều kiện kinh tế xã hợi của khu vực xây dựng cầu: Qua kết báo cáo khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng có mật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu nơng nghiệp, ngư nghiệp tiểu thủ cơng nghiệp, bên cạnh bn bán nhỏ tập trung hàng qn, chợ búa vùng Nhân dân nguồn nhân lực cần thiết q trình xây dựng cơng trình cầu 2.7 Hiện trạng giao thơng và sự cần thiết đầu tư: Để cân kinh tế cho hai bên bờ sơng thiết phải xây dựng cơng trình việc giao thơng hai vùng chủ yếu tàu thuyền, cơng trình đưa vào sử dụng thuận lợi cho việc giao thương vùng hai bên bờ sơng, điều đáp ứng nhu cầu giao thơng, trao đổi bn bán, giao lưu văn hóa vùng địa phương Từ phát triển ngành dịch vụ du lịch địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế - văn hóa người dân địa phương nói chung SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ - Phương án I : Cầu Liên Tục - Phương án II: Cầu Dầm BTCT DƯL - Phương án III : Cầu Dầm Liên Hợp  30% SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 Chương 3:GIỚI THIỆU CHUNG 3.1 Nội dung : - Thiết kế cầu giả định vượt sơng D7 3.2 Các số liệu ban đầu : - Mặt cắt dọc tim cầu - Mặt cắt địa chất tiêu lý lớp đất đá : + Lớp : Sét dẻo, mềm dày trung bình 6.0 m + Lớp : Á sét dày 5.5m + Lớp : Cát hạt trung dày vơ - Các số liệu thủy văn + MNTN : +2,60 m + MNCN :+8,50 m + MNTT : +6,50 m + Khổ thơng thuyền :cấp IV 3.3 Qui mơ, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng: 3.3.1 Qui mơ: - Qui mơ: cầu xây dựng với qui mơ vĩnh cửu - Tải trọng thiết kế: Tải trọng HL93+ đồn người kN/m2, theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 - Khổ cầu: K=8+2 × 1=10.0m, bề rộng tồn cầu B=11,16m - Tĩnh khơng thơng thuyền: Cơng trình qua sơng cấp IV nên có tĩnh khơng thơng thuyền: - Theo điều kiện mực nước cao nhất: H ≥ MNCN + 0,5 m = 8,5+ 0,5 = 9,0 m - Theo điều kiện mực nước thơng thuyền: H ≥ MNTT+ HTT= 6,5+ = 12,5 m + Chiều cao thơng thuyền H ≥ 12,5m (tính từ mực nước thơng thuyền) + Khoang thơng thuyền B ≥ 42m - Cấp địa chấn: Cấp theo 22TCN 221-95, hệ số gia tốc A=0.13 3.3.1.1 Khổ cầu: Qui mơ mặt cắt ngang cầu dự kiến gồm hai xe chạy bố trí sau: - Bề rộng xe chạy: 2x4,0m=8,0m - Đường hành: 2x1,0m=2,0m - Lan can: 2x0,38m=0,76m - Gờ chắn bánh 2x0,2m=0,4m - Chiều rộng tồn cầu: 11,16m 3.3.1.2 Khổ đường: * Đối với tuyến chính: - Làn xe giới: 2x4,0m=8,0m - Gia cố lề: 2x1,0m=2,0m SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 - Lề đất: 2x0,8m=1,6m - Tổng bề rộng: 11,16m * Đối với tuyến nhánh: - Làn xe giới: 2x4,0m=8,0m - Lề đường: 2x1,0m=2,0m - Tổng bề rộng: 10,0m 3.3.1.3 Vận tốc độ dốc thiết kế: - Vận tốc thiết kế: Vtk=60km/h - Độ dốc dọc lớn nhất: i=2.5 % 3.3.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật: 3.3.2.1 Khảo sát: - Qui trình khảo sát đường ơtơ 22TCN 263-2000 - Qui trình khoan thăm dò địa chất 22TCN 259-2000 22TCN 262-2000 - Qui trình khảo sát tính tốn thủy văn 22TCN 220-95 3.3.2.2 Thiết kế: - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Bộ Giao Thơng Vận Tải - Cơng trình giao thơng vùng có động đất – Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 211-95 - Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-2005 - Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 - Điều lệ báo hiệu đường 22TCN237-01 - Tiêu chuẩn phân cấp kỹ thuật đường nội TCVN 5664-1992 - Tính tốn đặc trưng dòng chảy lũ 22TCN 220-95 Chương 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 4.1 Lựa chọn kết cấu thượng bộ: - Hiện giới nước cơng nghệ thi cơng cầu ngày phát triển mạnh mẽ, việc áp dụng cơng nghệ thi cơng đại vào cơng trình cầu khơng vấn đề q lớn Tuy nhiên việc áp dụng cơng nghệ thi cơng phụ thuộc vào tình hình khu vực điều kiện thi cơng - Việc đưa phương án kết cấu ngồi mục đích phải đảm bảo hợp lý vầ mặt kết cấu, tính thẩm mỹ cơng trình vấn đề quan trọng tính kinh tế cơng trình phù hợp với khả đơn vị thi cơng - Trên sở em đề xuất kết cấu thượng phương án phương án cầu dầm liên tục thi cơng theo cơng nghệ đúc hẫng cân bằng, phương án cầu dầm BTCT DƯL thi cơng theo cơng nghệ lao dầm phương án cầu dầm thép liên hợp BTCT đổ chỗ 4.2 Lựa chọn kết cấu hạ bộ: - Kết cấu hạ phương án cầu đề xuất với kết cấu trụ nhỏ, nhẹ, mãnh, đồng thời đường nét kết cấu hạ phải trọng đến vấn đề mỹ quan, đến vẻ đẹp tổng thể cơng trình - Sử dụng mố chữ U bê tơng cốt thép: Đối với phương án cầu dầm liên tục dùng loại cọc khoan nhồi với đường kính cọc 1m để tăng cường sức chịu tải chịu tải trọng lớn từ kết cấu thượng hai phương án cầu dầm đơn giản cầu liên hợp dung phương án cọc đóng với tiết diện cọc 35x35 (cm) Mặc dù cấu tạo trụ cầu số phận phức tạp, thi cơng tương đối khó khăn với ưu điểm trội tăng vẽ mỹ quan cho thành phố nên ta chọn kết cấu để dáp ứng u cầu chung tạo vẽ mỹ quan cho cơng trình đưa vào khai thác 4.3 Đề xuất giải pháp kết cấu sau: 4.3.1 Phương án I: Cầu chính là cầu dầm hợp bằng BTCT DƯL liên tục nhịp: 54+82+54m Độ dốc dọc cầu I = 0% Sơ đờ cầu là 54 + 82 + 54m Tởng chiều dài L = 190 m Cầu có làn xe chạy và làn người bợ với khở cầu 2×4,0 + 2×1,0m 4.3.1.1 Kết cấu thượng bộ: + Cầu dầm liên tục BTCT DƯL nhịp f'c = 50Mpa: 54 + 82 + 54m + Mặt cắt ngang dạng dầm hộp gờm hợp hai vách xiên chiều rộng 11,16m, chiều cao dầm chủ tại trụ chính là 5,0m và tại dầm, mút đầu dầm là 2.5m + Trụ lan can tay vịn BTCT, tay vịn ớng thép tráng kẽm + Các lớp mặt cầu: - Lớp BT nhựa hạt mịn dày 7,5 cm - Lớp bảo vệ dày cm - Lớp phòng nước dày 3,5 cm SVTH: Phạm Văn Thái- Lớp 05X3C Trang Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu Qua Sơng D7 - lớp tạo dốc i= 2% dày trung bình cm + Khe co giản cao su cốt thép + Bố trí ống nước ống nhựa PVC = 10cm 4.3.1.2 Kết cấu hạ bộ: + Trụ cầu BTCT f'c = 30 Mpa + Mố cầu dạng mố chữ U BTCT f'c = 30 Mpa + Cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30 Mpa, đường kính cọc D=100cm 4.3.1.3 Giải pháp thi cơng đạo cơng trình: + Dầm liên tục thi cơng theo cơng nghệ đúc hẫng cân bằng đới xứng qua trụ Đoạn gần mố cầu thi cơng giàn giáo cố định có đốt hợp long biên + Thi cơng mố: Lắp dựng ván khn đổ Bê tơng chỗ + Thi cơng trụ: Lắp dựng ván khn đổ Bê tơng chỗ + Cọc thi cơng theo cơng nghệ thi cơng cọc khoan nhồi 4.3.1.4 Kiểm tra điều kiện nước: Kiểm tra theo điều kiện: Ltt0 − L0yc L0yc × 100%