Đồ án tốt nghiệp Cầu Đường

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 1

Phần mở đầu
KHÁI QUÁT CHUNG
1. TẦM QUAN TRỌNG VÀ MỨC ĐỘ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY
DỰNG CẦU:
- Cầu vượt sông trên tuyến quy hoạch mạng lưới các tuyến giao thông quan trọng
của tĩnh Kontum. Nó là mạch máu giao thông quan trọng xuyên suốt chiều dài đất
nước, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hoá xã hội của vùng .
- Về kinh tế : Phục vụ vận tải sản phẩm, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai
khu vực, là nơi giao thông hàng hoá trong tỉnh cũng như trong cả nước
- Về chính trị, quân sự trong tình hình chiến tranh nó có ý nghĩa chiến lượt quan
trọng, bảo đảm sự di chuyển quân nhanh, kịp thời cũng như sự chi viện của trung ương
- Về văn hoá, khoa học kỹ thuật, sự thuận lợi góp phần tăng cường giao lưu văn
hoá, khao học kỹ thuật của tĩnh nhà với các tỉnh bạn, nâng cao đời sống văn hoá và
tinh thần của nhân dân, tăng cường công tác quản lí của nhà nước với các vùng xung
quanh
* Do tầm quan trọng nêu trên, nên việc cần phải xây dựng một cầu mới là một
vấn đề cần thiết và cấp bách. Đồng thời nghiên cứu áp dụng những tiến bộ khoa học
kỹ thuật, sử dụng kết cấu đơn giản gọn nhẹ, nhằm đáp ứng xây dựng cầu nhanh chóng,
kịp thời bảo đảm độ bền vững. Đem lại dáng vẽ mỹ quan và tạo vẽ đẹp cho dòng sông
2. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CẦU
2 .1. Điều kiện địa hình :
Khu vựng xây dựng cầu nằm trong vùng đồi, hai bờ sông tương đối bằng phẳng
rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ chức
thi công xây dựng cầu
2.2. Đặc điểm thuỷ văn :
Các số liệu đo đạc thuỷ văn cho thấy chế độ thuỷ văn ở khu vực này tương đối ổn
định mực nước chênh lệch giữa hai mùa: Mùa mưa và mùa khô không lớn lắm, sau
nhiều năm khảo sát đo đạc ta xác định được.

- MNCN : 0.00m
- MNTT : -4m
- MNTC : -5m
- MNTN : -6m
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 2
2.3. Điều kiện địa chất :
Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất và xác định các
lớp như sau:
- Lớp 1 : Sét pha dày 7m
- Lớp 2 : Sét dẻo mềm dày 10m
- Lớp 3 : Sét cứng dày vô cùng
Nhìn chung địa chất tại khu vực xây dựng cầu tương đối tốt .
2.4. Điều kiện xây dựng cầu :
- Đá: Vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu. Đá được vận
chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện. Đá ở đây đảm bảo
cường độ và kích cở để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu.
- Cát: Cát dùng để xây dựng lấy ngay tại lòng sông, đảm bảo về độ sạch, cường
độ và số lượng.
- Gổ: Gổ sử dụng làm ván khuôn và phục cho các công tác thi công khác là vật
liệu sẵn có tại địa phương nên việc cung cấp gổ cho công trường là rất kịp thời và
đúng yêu cầu.
Sắt, thép, xi măng và nước đều được cung ứng đầy đủ đảm bảo chất lượng theo khả
năng yêu cầu.
2.5. Nhân lực và máy móc thi công :
Hiện nay trong tĩnh có nhiều công ty xây dựng cầu đường có nhiều kinh nghiệm
trong thi công.
Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ.
Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật, công nhân có tay nghề
cao, có ý thức trách nhiệm tốt. Các đội cầu được trang bị máy móc thiết bị tương đối

đầy đủ để tiến hành thi công. Nhìn chung về vật liệụ xây dựng, nhân lực, máy móc
thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi đảm bảo cho việc thi
công đúng theo tiến độ đã định.
3. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ
3.1. Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau :
+ Cầu qua sông : TN22
+ Quy mô xây dựng : Vĩnh cửu
+ Sông không yêu cầu thông thuyền :
+ Khẩu độ tĩnh : mL 120
0



+ Khố cầu : (7+2 x 1)m
+ Tải trọng thiết kế : 0,5HL93 + Đoàn người 3000 (N/m
2
)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 3
+ Tần suất thiết kế : 1%
3.2. Đề xuất các phương án vượt sông:
Dựa vào mặt cắt ngang sông, khẩu độ cầu cũng như sông có yêu cầu thông
thuyền ta đề xuất các phương án vượt sông sau :
3.2.1. Phương án I: Kết cấu gồm 4 nhịp dầm đơn giản DƯL
( 32 + 32+ 32+ 32) m
Mặt cắt ngang gồm 5 dầm I:
tk
L
0
=128-3x1.8-2x1=120.6m

Ta có : 100.
120
1206.120
0
00



YC
YCtk
L
LL
= 0.5 % < 5%
Vậy khẩu độ đã chọn đạt yêu cầu.
3.2.2. Phương án II : Kết cấu gồm 5 nhịp dầm đơn giản DƯL
( 25+ 25+ 25+ 25 + 25) m
tk
L
0
=125-4x1.8-2x1 =115.8m
Ta có : 100.
120
1208.115
0
00



YC
YCtk

L
LL
= 3.5 % < 5%
Vậy khẩu độ chọn đạt yêu cầu.
3.2.3. Phương án III:Kết cấu gồm 3 nhịp dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép.
( 42+ 42+ 42) m

tk
L
0
=126-2x1.8-2x1= 120.4m
Ta có : %5%33.0100.
120
1204.120
0
00




YC
YCtk
L
LL

Vậy khẩu độ chọn đạt yêu cầu.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 4













PHẦN I
THIẾT KẾ SƠ BỘ
30

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 5
CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM BTCT DƯL NHỊP
GIẢN ĐƠN (32m + 32m + 32m+ 32m).
1.Tính tốn khối lượng các bộ phận cầu:
600
2
%
2
%
600
220022001100
800
200
300
80
250

225
200
500
1000
300
3500 3500
300 1000
200
650
2000
120
800
800
800
500
BÊ TÔNG ATPHAL DÀY 9CM
LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 1.5CM
BẢN MẶT CẦU BT M40 DÀY 20CM
ĐAN BTCT DÀY 8CM
300
100
200
1092
280
10600
0.05
1800

Hình 1-1.MẶT CẮT NGANG CẦU
1.1. Tính khối lượng các bộ phận trên cầu. (Tính cho cả cầu)

1.1.1. Trọng lượng các lớp mặt cầu.
- Lớp BTN trên dày 4 cm: DW1= 0.04.9.22,5 = 8.1 (KN/m)
- Lớp BTN dưới dày 5 cm: DW2= 0.05.9.22,5 = 10,125 (KN/m)
- Lớp phòng nước dày 1,5cm: DW3 = 0.015.9 .15 = 2,025(KN/m)
- Trọng lượng các lớp mặt cầu:
DWmc = 20,25 (KN/m)
BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG CÁC LỚP MẶT CẦU (Cả Cầu)
Stt Tên cấu kiện
Thể tích
(m
3
)
Trọng lượng
Bê Tơng (KN)
1 BTN trên 4 cm 46.08 1036.8
2 BTN dưới 5 cm 57.6 1296
3 Phòng nước 1,5 16.2 243
4
Tổng 119.88 2575.8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 6
1.1.2. Trọng lượng lan can tay vịn gờ chắn bánh xe.
Khối lượng của lan can, tay vịn:
Lan can được cấu tạo từ các cột bêtông cốt thép trên đó có gắn hàng tay vịn BTCT
100
40
24
50
200

Hình 1-2. Cấu tạo lan can, tay vịn
Ta có:
Diện tích mặt cắt ngang của bêtông lan can
F = 0.2 m
2
.
Khối lượng của bêtông lan can một nhịp 32m hai chiều đi.
F = 0.2 m
2
.
DW
lc32

= 0,2 . 32 .24 . 2 = 307.2 KN.
Số cột bêtông trên một nhịp 2 chiều đi:
- Nhịp 32m: 2 x (32/2 + 1) = 34 cột
Khối lượng của các cột bêtông hai chiều đi (gần đúng)
-Nhịp 32m DW
lc32
= 34 x 2.8.10
-3
x 24 = 2.28 KN.
Khối lượng của tay vịn 2 chiều đi:
DW
tv32
= 32 x 0.1x 0.1 x 2 x 2 x 24 = 30.72 KN.
Vậy khối lượng lan can và tay vịn trên 1m dài cầu là:
DW
lctv132
= (307.2+2.28+30.72)/32=10.63 KN/m.

1.1.3. Trọng lượng phần gờ chắn bánh xe:

Hình 1-3. Cấu tạo gờ chắn bânh xe
DW
gcb
= 24122.02/)2.03.0(





=2.4 (KN/m).
Tổng tĩnh tải giai đoạn 2:
DW = DW
mc
+ DW
lc+tv
+ DW
gcb

=20.25+10.63+2.4=34.38(KN/m)
Vậy, tĩnh tải phần 2 là:
DW = 34.38 (KN/m).
1.1.4.Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.
- Kích thước các bộ phận kết cấu nhịp 32m như sau:

20

20

200

10

200

30

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 7
220
150
172
65
180
20

MCN dầm chủ đoạn đầu dầm Dầm ngang đoạn đầu dầm
200
1420
300
650
80
800
100
200
200
300
225
120

1050

MCN dầm chủ đoạn giữa dầm Dầm ngang đoạn giữa dầm
Hình 1-4. Mặt cắt ngang dầm
-Dầm ngang được bố trí tại 5 mặt cắt nhịp cầu.
-Khối lượng các bộ phận kết cấu nhịp 32m được tổng hợp trong bản sau:
Tính cho 1 nhịp 32m
Bộ phận
Diện
tích
MCN
Thể tích bê
tông 1 cái
(m3)
Trọng
lượng bê
tông 1 cái
(KN)
Số
lượng
(cái)
Thể tích

bê tông
(m3)
Trọng
lượng
bê
tông(KN)
Dầm chủ 0.65 20.80 499.20 5.00 104.00 2496.00

Dầm ngang tại
giữa nhịp
0.28 2.24 53.76 3.00 6.72 161.28
Dầm ngang tại
gối
0.36 2.23 53.57 2.00 4.46 107.14
Bản mặt cầu 3.08 98.56 2365.44 1.00 98.56 2365.44
Tổng 123.83 213.74 5129.86
Vậy tổng khối lượng thép cho nhịp 32m: DC
t35
= 213.74
Trọng lượng bản thân của kết cấu nhịp quy về trên 1m dài cầu
DC
t32
= 5129.86/32=160.31 KN/m
1.2. Tính toán khối lượng mố cầu:
1.2.1. Khối lượng mố trái:
- Cấu tạo mố trái như hình vẽ dưới đây:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 8
300
550
50
80
40
40
100
150
160
30

50
250
80
40
535
365
-5.2
615
60


Hình 1-5. Cấu tạo mố cầu
Khối lượng các mố được tính bằng cách lập bảng, được thể hiện trong bảng tính sau:
- Thể tích đá kê:V=0.8 x 0.6 x 0.3 x 5=0.72 m
3

- Thể tích tường cánh :V=(1+615)x5.35/2x0.5x2=19.13m
3

- Thể tích thân mố: V=(11x1.6)xH=17.6*H với H là chiều cao thân mố
- Thể tích bệ mố: V=11x3x1.5= 49.5 m
3

- Thể tích tường đầu: V=11x2.5x0.5= 13.75m
3

khối lượng mố được ghi trong bảng sau:
STT Tên kết cấu
Thể tích
(m

3
)
Tr.lượng (KN)
1 Bệ mố 49.50 1188.00
2 thân thân mố 64.24 1541.76
3 Tường đầu 13.75 330.00
4 Mấu đỡ bản quá độ 2.40 57.60
5 Tường cánh 19.13 459.03
6 Đá kê gối 0.72 17.28
7 Tổng cộng 149.74 3593.67
Vậy tổng khối lượng thép cho mố trái: DC
tmố trái
=149.74KN
1.2.2. Khối lượng mố phải:
- cấu tạo mố phải như hình vẽ sau: giống mố trái
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 9
Khối lượng mố phải:
STT Tên kết cấu
Thể tích
(m
3
)
Tr.lượng (KN)
1 Bệ mố 49.50 1188.00
2 thân thân mố 64.24 1541.76
3 Tường đầu 13.75 330.00
4 Mấu đỡ bản quá độ 2.40 57.60
5 Tường cánh 19.13 459.03
6 Đá kê gối 0.72 17.28

7 Tổng cộng 149.74 3593.67

Vậy tổng khối lượng thép cho mố trái: DC
tmố phải
= 149.74KN
1.3. Tính toán khối lượng trụ cầu:
1.3.1. Tính toán khối lượng trụ 1:
600
1800
1500
1600
800
10600
5050
3200
6000
800
5300
300
800
700
500
800
800
1500
800
800
800
800
500

700
800
300
5300
1500
800 800
1500
1500
9000

Hình 1-6. Cấu tạo trụ cầu T1
Cấu tạo trụ cầu như hình vẽ trên.
Khối lượng các trụ được tính bằng cách lập bảng, được thể hiện trong bảng tính sau:
- Thể tích đá kê:V=0.8 x 0.6 x 0.3 x 10=1.44 m
3

- Thể tích xà mũ trụ: V=0.7x10.6x1.8+(6+10.6)x0.8/2x1.8=25.308m
3

- Thể tích thân trụ: V=(4.4x1.6+3.14x0.8x0.8)xH=9.05*H với H là chiều cao thân trụ
- Thể tích bệ trụ: V=9x3.2x1.5= 43.2 m
3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 10
STT Tên kết cấu
Thể tích
(m3)
Tr.lượng (KN)
1 Đá kê gối 1.44 34.56

2 Xà mũ 25.31 607.39
3 Thân trụ 45.70 1096.81
4 bệ trụ 43.20 1036.80
5 Tổng cộng 115.65 2775.56

Vậy khối lượng thép cho toàn trụ là: 115.65KN
1.3.2. Tính toán khối lượng trụ 2 và trụ 3:
Trụ 2 và trụ 3 giống trụ 1
Vậy khối lượng thép cho toàn trụ là: 115.65KN
2. Tính toán bố trí cọc cho mố và trụ cầu:
2.1. Xác định tải trọng tác dụng lên mố, trụ:
*Tĩnh tải: - Các lớp mặt cầu: DW = 34.38 KN/m
Trọng lượng bản thân trên 1m dài: DC
32
= 160.31 KN/m
- Tĩnh tải bản thân mố, trụ:
STT Tên kết cấu
Trọng lượng bản
thân DC(KN)

1 Mố trái 3593.67
2 Mố phải 3593.67
3 Trụ 1 2775.56
4 Trụ 2,3 2775.56
2.2. Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ:
2.2.1. Tải trọng thiết kế:
Xe tải thiết kế
Xe hai trục thiết kế
Tải trọng làn
Đoàn người 3 KN/m

2

2.2.2. Kết cấu nhịp:
Dầm chữ I bằng BTCT dự ứng lực, L= 32m
Cắt ngang cầu gồm 5 dầm, khoảng cách dầm là 2.2m
2.2.3. Móng mố, trụ:
Cọc đóng tiết diện 40x40cm ,chiều dài cọc 15m
2.2.4. Chất tải lên DAH phản lực gối:
Xếp xe tải thiết+tải trọng làn lên đường ảnh hưởng phản lực gối trái, phải.
Xếp hai trục thiết + tải trọng làn lên đường ảnh hưởng phản lực gối trái, phải.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 11
SÅ ÂÄÖ XÃÚP XE 3 TRUÛC LÃN DAH TAÛI GÄÚI
9.3KN/m
145KN
145KN
35KN
4.300
4.300
1.000
31.400
0.726
0.863

 =15.7
SÅ ÂÄÖ XÃÚP XE HAI TRUÛC LÃN DAH TAÛI GÄÚI
1.2m
110KN
110KN
9.3KN/m

1.000
31.400
0.962

 =15.7
Xếp xe tải thiết kế lên đah gối trụ 1,2.

1.000
145KN
9.3KN/m
145KN
35KN
4.300
4.300
1.000
31.40031.400
0.863
0.863
SÅ ÂÄÖ XÃÚP XE 3 TRUÛC LÃN DAH TAÛI GÄÚI

 =31.4

Xếp xe hai trục thiết kế lên đah gối trụ 1,2.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 12
0.983
31.400
9.3KN/m
SÅ ÂÄÖ XÃÚP XE HAI TRUÛC LÃN DAH TAÛI GÄÚI

1.2m
110KN
110KN
9.3KN/m
1.000
31.400
0.983

 =31.4

2.2.5. Lực thẳng đứng tác dụng lên mố, trụ.
Tính toán trụ và mố là như nhau chỉ khác khối lượng bản thân của mố và trụ
Hệ số vượt tải:
DC: 1.25
DW: 1.50
LL: 1.75
PL: 1.75
Khối lượng trụ:
Trụ 1: DC
trụ
= 2775.56KN
Trụ 2,3: DC
trụ
= 2775.56KN
Khối lượng mố:
Mố trái M1: DC
mố trái
= 3593.67KN
Mố phải M2: DC
mố phải

= 3593.67KN
Lực thẳng đứng tính toán tác dụng lên mố:

tt
tt
P
RDCA 
Trong đó :
+ DC
tt

: lực thẳng đứng do trọng lượng bản thân mố trụ gây ra
+ R
tt
: lực thẳng đứng do tỉnh tải giai đoạn II và hoạt tải tác dụng lên mố, KN
R
tt
= ( 1.25*DC

+ 1.5*DW )* + 0.5*
hl
*n*m*[(1+IM) P
i
y
i
]+ 
hl
*n*m*Ln*
+
+


pl
* 2*T*PL
+
Trong đó : - DC
32
=160.31 KN/m: Trọng lượng bản thân kết cấu nhịp
- DW =34.38 KN/m : Tĩnh tải giai đoạn 2.
- n
h
: hệ số tải trọng; 
hl
= 1.75
- IM: hệ số xung kích; (1+IM) =1.25
- n: số làn xe; n = 2
- m: hệ số làn xe; m= 1.0
- P
i
: tải trọng trục bánh xe
- y
i
: tung độ đường ảnh hưởng tương ứng
- 2: số làn người đi
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 13
- T: bề rộng đường người đi; T = 1 m
- PL: tải trọng đoàn người , PL = 3KN/m
2
=3*1= 3KN/m
-

+
: diện tích đường ảnh hưởng tương ứng chiều dài đặt tải, (Phần +)
-: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ)
- Ln = 9.3KN/m: Tải trọng làn thiết kế
Ta có tải trọng xe 2 trục và xe 3trục gây ra :
∑Pi.yi=145x1+145x0.863+35*0.726=295.55KN
Tương tự ta có Kết quả thể hiện trong bảng sau:
Xe tải thiết kế Xe hai trục thiết kế
Cấu
kiện
 (m
2
) y1 y2 y3 P
i
y
i
(KN.m) y1 y2 P
i
y
i
(KN.m)
Mố trái 15.70 1.00 0.863 0.726 295.55 1.000 0.962 215.82
Mố phải

15.70 1.00 0.863 0.726 295.55 1.000 0.962 215.82
Trụ 1 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 0.983 0.983 216.26
Trụ 2 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 0.983 0.983 216.26
Trụ 3 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 0.983 0.983 216.26
Vậy ta lấy xe tải thiết kế để tính toán.
Thay số vào ta có:

Tải trọng tác dụng thẳng đứng lên mố trụ cầu do tỉnh tải và hoạt tải HL93:
R
tt
= ( 1.25*160.31

+ 1.5*34.38 )*15.7 + 0.5**2*1*(1+1.25)*295.55+
1.75*2*9.3*15.7+ * 2*1*3*15.7=5294.61KN

Tương tự ta có Kết quả thể hiện trong bảng sau:
Xe tải thiết kế
Cấu kiện
 (m
2
) y1 y2 y3 P
i
y
i
(KN.m) R
Mố trái 15.70 1.00 0.863 0.726 295.55 5294.61
Mố phải 15.70 1.00 0.863 0.726 295.55 5294.61
Trụ 1 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 9953.20
Trụ 2 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 9953.20
Trụ 3 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 9953.20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 14
Tổng tải trọng tac dung lên mố và trụ

STT

Tên kết
cấu
Trọng
lượng bản
thân
DC(KN)
R
Tổng
1 Mố trái
3593.67
5294.61

8888.28
2 Mố phải
3593.67
5294.61

8888.28
3 Trụ 1
2775.56
9953.20

12728.76

4 Trụ 2.3
2775.56
9953.20

12728.76

3.1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc BTCT theo CPT.
3.1.1. Xác định số lượng cho mố:
3.1.2. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc cho mố:
Sức chịu tải tính toán của cọc khoan đóng được lấy như sau:
P
tt
= min{Q
r
, P
r
}
* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu.
- Sức kháng dọc trục danh định:
P
n
= 0,85[0,85.f’c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN
Trong đó:
f’c: Cường độ chụ nén của BT cọc(Mpa); f’c=30Mpa .
Ap: Diện tích mũi cọc(mm
2
);
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm
2
); dùng 416 : Ast = 804mm
2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
Thay vào ta được:
P
n

= 0,85[0,85.30.(160000-804)+420.804]= 3,38 MN
- Sức kháng dọc trục tính toán:
Pr=f.Pn; MN
Với f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,55
Pr= 0,55. 3,38 =2,06 MN
* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Cọc xuyên qua hai lớp đất Sét pha dày 6m và sét dẻo mềm dày 9m.
- Sức kháng bề mặt danh định của cọc:
Q
s
= K
s,c

















21

N
1i
isisi
N
1i
isisi
i
i
hafhaf
D8
L

;

(N) (10.7.3.4.3c-1)
Trong đó:
K
c
:hệ số hiệu chỉnh cho đất cát
L
i
:Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét(mm).
D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 15
f
si
: Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét
(MPa).
a

si
: Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm).
h
i
: Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm).
N
1
: Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dười mặt đất 8D.
N
2
: Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc.

-20.2
300
150
-5.2

Hình 1-7.Vị trí cọc trong đất

Số Li fsi hi Qsi
Tên lớp
lớp
Z/D

Kc,s

(mm)
Li/8D
(Mpa)

asi
(mm)
(mm) (N)
1.1 5 0.51

2000 0.625 0.042 1600 2000 111384
1.2 10 0.51

4000 1.25 0.043 1600 2000 157896
Sét pha
1.3 15 0.51

6000 1.875 0.045 1600 2000 211140
2.1 20 0.51

8000 2.5 0.035 1600 2000 199920
2.2 25 0.51

10000 3.125 0.037 1600 2000 249084
2.3 30 0.51

12000 3.75 0.034 1600 2000 263568
2.4 35 0.51

14000 4.375 0.033 1600 2000 289476
Sét dẻo
mềm
2.5 37.5

0.51

15000 4.6875

0.034 1600 1000 157794
Qs = 1640262

Q
r
= 
qp
.Q
p
+
qs
Q
s

Trong đó :
Q
p
: sức kháng mũi cọc (N) Q
p
= q
p
.A
p

A
p
: diện tích mũi cọc (mm

2
)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 16
q
p
: sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Q
s
: sức kháng than cọc (N)

qp
: hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

qs
: hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc
Tra bảng 10.5.5-2 TC 272-05 
qp
=
qs
= 0,55
Q
p
= q
p
.A
p
Tra bảng C1 tr438 TCXD 205:1998 c q
p
=80(kPa)

Q
p
= 80.0,16=12,8 (KN)
Q
r
= 0,55.12,8+0,55.1640,26
= 902,15
Vậy P
tt
= min{Q
r
, P
r
}=min{0,90215;2,06)=0,90215MN
Công thức tính toán :
tt
P
N
n .


Trong đó : n là số lượng cọc tính toán.
: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng ,  = 1,5.
N: Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng.
Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc.
Số cọc cho mố trái và mố phải
Mố trái
n= 1.5x8888.28/902.15= 14.78 cọc
chọn 16 cọc bố trí thành 2 hàng
3.1.3. Sơ đồ bố trí cọc Mố trái:

143
1100
30
300
200

Hình 1-8. Sơ đồ bố trí cọc ở mố trái
Mố phải
Mố phải giống mố trái
3.1.4. Sơ đồ bố trí cọc Mố phải
143
1100
30
300
200

Hình 1-9. Sơ đồ bố trí cọc ở mố phải
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 17
3.2. Xác định số lượng cho trụ:
3.2.1. Xác định sức chịu tải tính toán cho trụ 1, 2 và 3:
Vi trụ 1, 2 và trụ 3 xuyên qua các lớp đất giống nhau nên ta lấy trụ 1 để tính
Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy như sau:
P
tt
= min{Q
r
, P
r
}

* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu.
- Sức kháng dọc trục danh định:
P
n
= 0,85[0,85.f’c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN
Trong đó:
f’c: Cường độ chụ nén của BT cọc(Mpa); f’c=30Mpa .
Ap: Diện tích mũi cọc(mm
2
);
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm
2
); dùng 416 : Ast = 804mm
2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
Thay vào ta được:
P
n
= 0,85[0,85.30.(160000-804)+420.804]= 3,38 MN
- Sức kháng dọc trục tính toán:
Pr=f.Pn; MN
Với f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,55
Pr= 0,55. 3,38 =2,06 MN
* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:
- Cọc xuyên qua hai lớp đất Sét pha dày 6m và sét dẻo mềm dày 9m.
- Sức kháng bề mặt danh định của cọc:
Q
s
= K
s,c


















21
N
1i
isisi
N
1i
isisi
i
i
hafhaf
D8
L

;

(N) (10.7.3.4.3c-1)
Trong đó:
K
c
:hệ số hiệu chỉnh cho đất cát
L
i
:Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét(mm).
D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm).
f
si
: Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem
xét (MPa).
a
si
: Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm).
h
i
: Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm).
N
1
: Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dười mặt đất 8D.
N
2
: Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 18
150

320
-8.0
-23.0

Hình 1-10.Vị trí cọc của trụ trong đất

Số Li fsi hi Qsi
Tên lớp
lớp
Z/D

Kc,s

(mm)
Li/8D
(Mpa)

asi
(mm)
(mm) (N)
1.1 5 0.51

2000 0.625 0.042 1600 2000 111384
1.2 10 0.51

4000 1.25 0.043 1600 2000 157896
Sét pha
1.3 15 0.51

6000 1.875 0.045 1600 2000 211140

2.1 20 0.51

8000 2.5 0.035 1600 2000 199920
2.2 25 0.51

10000 3.125 0.037 1600 2000 249084
2.3 30 0.51

12000 3.75 0.034 1600 2000 263568
2.4 35 0.51

14000 4.375 0.033 1600 2000 289476
Sét dẻo
mềm
2.5 37.5

0.51

15000 4.6875

0.034 1600 1000 157794
Qs = 1640262


Q
r
= 
qp
.Q
p

+
qs
Q
s

Trong đó :
Q
p
: sức kháng mũi cọc (N) Q
p
= q
p
.A
p

A
p
: diện tích mũi cọc (mm
2
)
q
p
: sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Q
s
: sức kháng than cọc (N)

qp
: hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc


qs
: hệ số sức kháng đối với sức khâng than cọc
Tra bảng 10.5.5-2 TC 272-05 
qp
=
qs
= 0,55
Q
p
= q
p
.A
p
Tra bảng C1 tr438 TCXD 205:1998 c q
p
=80(kPa)
Q
p
= 80.0,16=12,8 (KN)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 19
Q
r
= 0,55.12,8+0,55.1640,26
= 902,15
Vậy P
tt
= min{Q
r
, P

r
}=min{0,90215;2,06)=0,90215MN
Công thức tính toán :
tt
P
N
n .


Trong đó : n là số lượng cọc tính toán.
: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng ,  = 1,5.
N: Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng.
Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc.
Số cọc cho trụ 1 :
n =
15
.
902
76.12728
5.1  =21.16 cọc
chọn 21 cọc bố trí thành 3 hàng
3.2.2 Sơ đồ bố trí cọc
30
50
320
900
40
133
110
93

-
Hình 1-11. Sơ đồ bố trí cọc ở trụ
Khối lượng trụ 2, 3 giống trụ 1 nên số cọc giống nhau.
4. Xác định nội lực tác dụng lên dầm.
4.1. Hệ số phân bố hoạt tải đối với nhịp dầm 32m.
4.1.1. Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa.
Áp dụng công thức trong Bảng 4.6.2.2.2a-1 (22TCN272-05):
g
mg
1
=
1.0
3
3.0
4.0
4300
06.0




















stt
g
tt
tL
K
L
SS
(4.1)
trong đó:
S: khoảng cách giữa 2 dầm liền kề, mm; ta có S = 2200mm;
L
tt
: nhịp tính toán của dầm, mm; L
tt
= 31400mm;
K
g
: tham số độ cứng dọc, mm
4
;
t
s
: chiều dày bản bê tông, mm; trong thiết kế sơ bộ ta lấy







3
stt
g
tL
K
=1; thay số vào (4.1)
ta có:
g
mg
1
=
 
404.00.1
31400
2200
4300
2200
06,0
1.0
3.04.0














 ;
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 20
*Hai làn xe thiết kế chịu tải:
g
mg
2
=
1.0
3
2.0
6.0
2900
075,0




















stt
g
tt
tL
K
L
SS
(4.2)
g
mg
2
=
 
573.00.1
31400
2200
2900
2200
075,0

1.0
2.06.0













 ;
Vậy: g
mg
= max (g
mg
1
; g
mg
2
) = 0.573
4.1.2. Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men trong dầm dọc biên.
- Với 1 làn chịu tải thiết kế: Dùng phương pháp đòn bẩy
0.90
1.22
0.50

0.67
1.00
0.40
0.30
3.00
1.00
0.60
0.60
1.80
PL
P/2
P/2
LL
0.17
1.80
1.80

Hình 1-12 Đường ảnh hưởng áp lực theo PP đòn bẩy.
Ta có các tung độ đường ảnh hưởng áp lực như sau:
Hệ số phân bố ngang đối với:
+ Với xe thiết kế: 102,017,0.
2
1
.2,1.
1

HL
gm
+ Với tải trọng người đi: 134,11).67.022.1.(
2

1
.2,1.
1

PL
gm
+ Với tải trọng làn: 27,09,0.5,0.
2
1
.2,1.
1

Lan
gm
- Trường hợp 2 hoặc nhiều làn thiết kế: Tính theo công thức.
mg
ge
mb
g .


với: - e là hệ số điều chỉnh, e= 0.77+
2800
e
d
, trong đó d
e
là khoảng cách từ phía ngoài
bản bụng dầm biên đến mép trong của đá vỉa, 0
e

d

nên không xét trường hợp này.
Chọn giá trị cực đại làm hệ số phân bố mô men thiết kế của dầm trong:
g
HL1
= 0.573
g
PL1
= 1.134
g
Lan1
= 0.573

4.1.3. Hệ số điều chỉnh tải trọng.
Ta có:
D

: hệ số dẻo, lấy
D

=1,0 đối với các bộ phận và liên kết thông thường.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 21

R

: hệ số dư thừa ,lấy
R


=1,0 đối với mức dư thừa bình thường.

l

: hệ số quan trọng, lấy
l

=1,00 khi cầu thiết kế là quan trọng.
Hệ số điều chỉnh tải trọng:
lRD

 = 1,00.
4.1.4. Hệ số xung kích.
IM=25% - xét cho các bộ phận cầu.
5. Xác định nội lực.
5.1. Xác định nội lực trong dầm 35m.
Ta có:
M
tt
= ( 1.25*DC

+ 1.5*DW )* + 0.5*
hl
*n*m*[(1+IM) P
i
y
i
]+ 
hl
*n*m*Ln*

+
+

pl
* 2*T*PL
+

5.1.1. Xác định tĩnh tải.
- Tĩnh tải nhịp dầm chia đều cho các dầm:
mKNDC
dc
/06,325/31,160 

- Trọng lượng tĩnh tải giai đoạn 2 (lớp phủ mặt cầu,lctv, cột đèn) cho 1 dầm chụi:

DW
34.38/5=6.88KN/m. và
25.123


m
2


* Mô men do tĩnh tải tác dụng lên dầm đã nhân hệ số tải trọng:
DWDCM
tt




)*50.1*25.1( = 6210.93(KNm)
5.1.2. Xác định nội lực do HL-93 và PL tác dụng lên dầm.
* Ta xét hai trường hợp xếp tải như sau:
+ Trường hợp 1 ( xe 3 trục thiết kế + tải trọng làn):

5.700
4.3004.300
35KN
145KN
145KN
9.3KN/m+PL=3KN/m2
5.700
7.850
31.400

25.123


m
2

Nội lực do hoạt tải:
+ Xe tải(xe hai trục): M=0.5x mg
LL
x1.75x(1+IM)x

ii
yP.
+ Tải trọng làn: M= mg
Ln

x1.75x Ln x 
lan
+ Tải trọng đoàn người: M= mg
PL
x1.75x PL x T x 
lan

Công thức tổ hợp nội lực do hoạt tải:
M
ht
= 0.5** m
ghl
*(1+IM) P
i
y
i
+1.75 mg
ln*
Ln
+
+ * mg
pl
*PL*T*
+
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 22
T: là bề rộng của người đi bộ.

lan ,


lan
: Diện tích của đuờng ảnh hưởng làn và người.
Tải trọng
Tung độ,
diện tích
Đah
Tải trọng
trục
mg(LL,Ln,PL)

MÔ
MEN(KNm)
5.7 35 0.573 125.03
7.85 145 0.573 713.36
Xe tải thiết kế
5.7 145 0.573 517.98
Tải trọng làn 123.245 9.3 0.573 1149.33
Tải trọng bộ
hành
123.245 3 1.134 733.74
Tổng (đã nhân hệ số) 3239.45

+ Trường hợp 2 ( xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn):
7.250
1.200
110KN
110KN
31.400
7.850
9.3KN/m+PL=3KN/m2

Tải trọng
Tung độ,
diện tích
Đah
Tải trọng
trục
mg(LL,Ln,PL)

MÔ
MEN(KNm)
7.85 110 0.573 541.17
Xe tải thiết kế
7.25 110 0.573 499.81
Tải trọng làn 123.245 9.3 0.573 1149.33
Tải trọng bộ
hành
123.245 3 1.134 856.03
Tổng (đã nhân hệ số) 3046.34

Kết quả mô men như 2 bảng trên. So sánh các giá trị từ 2 bảng trên tìm ra nội lực lớn
nhất là xe tải thiết kế.

Vậy mômen lớn nhất tính toán của nhịp dầm 32m là:
M
tt
= ( 1.25*DC

+ 1.5*DW )* +0.5** g
hl

* (1+IM) P
i
y
i
+ mg
ln
* Ln
+
+
* mg
pl
*PL*T*
+
Vậy mô men lớn nhất tại giữa do tỉnh tải va hoạt tải HL93

M
u
= 6210.93+3239.45=9450.38 KNm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 23
0
.
max











dd
TTT
d
W
M
W
eN
A
N
f
0
.
max










trtr
TTT
tr
W

M
W
eN
A
N
f
).)(.(
.
maxmax
boKTtrT
b
tr
T
T
AfWeA
AM
n
A
W
e
M
N












).)(.(
.
maxmax
boKTTd
b
T
d
T
AfeAW
AM
n
e
A
W
M
N












6. Tính toán cốt thép.

6.1. Tính toán cốt thép cho nhịp 32m.
Bê tông đúc dầm có f’c=50Mpa (mẫu hình trụ ở 28 ngày).
Khối lượng thể tích bê tông cốt thép :y
c
= 24 KN/m
3



Môđun đàn hồi: Ec = 0.043y
c
1.5
f’c = 31975 Mpa.
Hệ số giãn nở nhiệt:  = 0,0000108/
o
C

Loại Cáp DƯL 9tao 15.2 mm
Diện tích 1 tao 140 mm
2
Diện tích 1 bó 1260 mm
2
Giới hạn bền f
pu
1840 Mpa
Giới hạn chảy f
py

1670 Mpa
Môđun đàn hồi 197000 Mpa
 Bó chịu mômen dương: (tiết diện giữa nhịp)
+ Ứng suất thớ dưới:








3. Ứng suất thớ trên:





Trong đó:
+ N’
T
: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen âm.
N’
T
=n’
b
.f
KT.
A
bó

A
bó
:diện tích 1 bó cáp
+ N
T
: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen dương.
N
T
=n
b
.f
KT.
A
bó

+ e’
T
, e
T
: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép dự ứng lực.
(khoảng cách từ mép tiết diện đến trọng tâm cốt thép là 15cm)
+ A: Diện tích tiết diện bêtông.
+ M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán.
+ W: Mômen kháng uốn tiết diện.
yd
h
truûc trung hoaì
Mmax
NT
yT

eT
aT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 24
+ n’
b
, n
b
: Số bó cốt thép cần tính.
+ f
KT
: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép: f
KT
=0,8f
py
=1336Mpa.
+ A
tao
: Diện tích một tao cáp; = 140mm
2
Đặc trưng hình học dầm I
Tiết diện trước khi quy đổi: Tiết diện sau khi quy đổi:
30.0
180.0
180.0
80.0
65.0
20.0
22.5
20.0

12.0
10.0
33.5
65.0
35.0
20.0
60.0
20.0
111.5


Tính tại mặt cắt giữa nhịp
Bảng tính các đặc trưng hình học
Tiết diện h(m)

A (m
2
)

I (m
4
) y
t
(m) y
d
(m) W
t
(m
3
) W

d
(m
3
)
Giữa nhịp

1.8 0.65 0.254350929

0.9246

0.8754

0.27509038

0.290556805

BẢNG TÍNH SỐ BÓ CÁP TRONG DẦM CHỦ
Tiết diện Giữa nhịp giữa
Thớ Dưới Trên
M
min(max)

9450.38 9450.38
e'
T
, e
T
0.73 0.77
A.e
T +

W
d
0.76
A.e
T –
W
tr
0.23
M
min(max)
.A 6142.75 6142.75
f
KT
.Abo 1683.36 1683.36
Số bó tính nb>= nb<=
4.79 15.98
Số bó chọn
7.00
Vậy ta chọn 7 bó để bố trí cho dầm
Bố trí cốt thép dự ứng lực:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 25
mm15.596
1640
1840
.8820.265,0600.50.7,0.85,0
335).200600.(50.7,0.85,0001840.8820








15
15
20
20

Kiểm toán sơ bộ tiết diện dầm:
Xác định M
n
:
Công thức:
)
2
2
(.)('.85,0)
2
'('.')
2
(.)
2
(.
1
f
fwsyssysppspsn
h
a
hbbcf

a
dfA
a
dfA
a
dfAM 


*** Kiểm toán sức kháng uốn tại các mặt cắt đặc trưng: M
u

M
r
. .
Tại mặt cắt giữa nhịp giữa:với tiết diện chữ I:
dp
fpu
Apskbfc
hfbwbfcfsAsfsAsfpuAps
c
' 1.85,0
).('.1.85,0''









(5.7.3.1.1-3)



Bỏ qua cốt thép thường chịu kéo và chịu nén:
Ta có kết quả bảng sau
Mặt
cắt
Đơn vị Giữa nhịp
fpu
Mpa 1840.000
fpy
Mpa 1670.000
Aps
mm
2
8820.000
1
0.700
fc'
Mpa 50.000
b
mm 600.000
bw
mm 200.000
h
f

mm 335.000
dp

mm 1600.000
k
0.265
c
mm 596.147
fps
Mpa 1579.484