Bài giảng tổng luận cầu pdf

Tr-êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i
Khoa C«ng Tr×nh
Bé m«n CÇu HÇm










Bµi gi¶ng tæng luËn cÇu
Bé m«n CÇu HÇm - §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i.











Hµ Néi - 2006
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

1
Ch-ơng 1: Khái niệm về các công trình nhân tạo trên đ-ờng.

I.1. Các loại công trình nhân tạo trên đ-ờng
Công trình nhân tạo trên đ-ờng bao gồm :
Công trình v-ợt sông, suối, thung lũng: Cầu, hầm.
Công trình chắn đất : T-ờng chắn, kè , đê.
Công trình thoát n-ớc nhỏ : Cống, đ-ờng tràn, cầu tràn.
I.1.1. Cầu
Cầu là công trình để v-ợt qua dòng n-ớc, qua thung lũng, qua đ-ờng,
qua các khu vực sản xuất, các khu th-ơng mại hoặc qua khu dân c- .
I.1.2. Các công trình thoát n-ớc nhỏ
Đ-ờng tràn là công trình có mặt đ-ờng nằm sát cao độ đáy sông, vào
mùa m-a n-ớc chảy tràn qua mặt đ-ờng nh-ng xe cộ vẫn đi lại đ-ợc.
áp dụng : Cho những dòng sông hoặc suối có l-u l-ợng nhỏ, và có lũ
xảy ra trong thời gian ngắn (Trong năm không quá 23 lần).
Cầu tràn là công trình đ-ợc thiết kế đủ để dòng chảy thông qua với
một l-u l-ợng nhất định, khi v-ợt quá l-u l-ợng này, n-ớc sẽ tràn qua
đ-ờng.



áp dụng: Cho những dòng chảy có l-u l-ợng nhỏ và trung bình, thời
gian tập trung n-ớc ngắn.
Nh-ợc điểm : Làm gián đoạn giao thông, gây xói lở công trình.
Cống là công trình thoát n-ớc qua các dòng n-ớc nhỏ, có l-u l-ợng
nhỏ (Q 40 50 m3/s).
MNTN:4.00
2 %
2 %
MNCN:8.50
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

2


Quy định : Chiều dày lớp đất đắp trên đỉnh cống >0,5m để phân bố áp lực
bánh xe và giảm lực xung kích
I.1.3. T-ờng chắn
T-ờng chắn là công trình chắn đất, đ-ợc xây
dựng nhằm đảm bảo ổn định của độ dốc ta luy
nền đ-ờng.
I.1.3. Hầm
Hầm là công trình có cao độ tuyến đ-ờng thấp hơn nhiều so với mặt đất
tự nhiên. Tuỳ theo mục đích sử dụng có các công trình hầm sau :
Hầm v-ợt núi. Ví dụ : Hầm Hải Vân (VN)
Hầm v-ợt sông , eo biển
Hầm giao thông trong lòng đất. Ví dụ : Hầm chui Thủ
Thiêm (VN).



I.2. Các bộ phận cơ bản của công trình cầu
I.2.1. Cấu tạo chung công trình cầu
Công trình cầu đ-ợc chia làm 2 phần :
Kết cấu phần trên
Kết cấu phần d-ới
I.2.2. Kết cấu phần trên
Kết cấu phần trên bao gồm :
Kết cấu nhịp
1:m
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

3
Mặt đ-ờng xe chạy
Gối cầu, khe co giãn, lan can và hệ thống chiếu sáng trên cầu
Tác dụng: Tạo ra bề mặt cho xe chạy và lề Ng-ời đi bộ trên cầu đảm bảo cho
xe chạy êm thuận và an toàn trong quá trình chuyển động .
I.2.3. Kết cấu phần d-ới
Kết cấu phần d-ới bao gồm :
Mố cầu
Trụ cầu
Hệ thống mống, cọc
Tác dụng: : Đỡ kết cấu nhịp và truyền tải trọng từ kết cấu nhịp xuống mố trụ
Kết cấu phần d-ới chiếm 40 60 % tổng giá trị công trình
I.2.4. Các mực n-ớc thiết kế
Mực n-ớc thấp nhất (MNTN) : là mực n-ớc thấp nhất xuất hiện trên
sông vào mùa khô
Mực n-ớc cao nhất (MNCN) : là mực n-ớc cao nhất xuất hiện trên
sông vào mùa lũ.
Mực n-ớc thông thuyền (MNTT): là mực n-ớc cao nhất cho phép tàu
bè đi lại d-ới cầu một cách an toàn.
I.2.5. Khổ cầu.
I.3. Các kích th-ớc cơ bản của công trình cầu
I.3.1. Khẩu độ thoát n-ớc d-ới cầu (Lo)
Khẩu độ thoát n-ớc d-ới cầu đợc tính từ mép trong của mố bên này
đến mép trong của mố bên kia .
Lo đ-ợc xác định theo tần suất lũ thiết kế : P%
Bảng tần xuất lũ thiết kế P%
Loại cầu
Chiều dài nhịp L (m)
Tần suất lũ thiết kế P%
Cầu lớn

>100
1%
Cầu trung
30 100
2%
Cầu nhỏ
< 30
4%
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

4
I.3.2. Chiều dài nhip
Chiều dài nhịp (Lnh) : là khoảng cách tính từ đầu dầm bên này đến
đầu dầm bên kia.
Chiều dài tính toán nhịp (Ltt) : là khoảng cách giữa tim các gối của
một nhịp
I.3.3. Chiều dài toàn cầu
Chiều dài toàn Cầu (Lcầu) : là khoảng cách tính từ đuôi mố bên này
đến đuôi mố bên kia.

Trong đó :
Lnhịp : Chiều dài của một nhịp
a : Khe hở đầu dầm
Lmố : Chiều dài mố cầu.
I.3.4. Các chiều cao thiết kế




Chiều cao tự do (Htd) : là khoảng cách tính từ đáy dầm đến mực n-ớc

cao nhất.
Chiều cao kiến trúc của cầu (hkt) : là khoảng cách tính từ đáy dầm đến
mặt đ-ờng xe chạy.
Chiều cao cầu (Hc) : là khoảng cách tính từ mặt đ-ờng xe chạy đến
mực n-ớc thấp nhất đối với cầu v-ợt qua dòng n-ớc và đến mặt đất
thiên nhiên đối với cầu cạn.
Chiều cao thông thuyền (Htt) : là khoảng cách tính từ đáy dầm đến
mực n-ớc thông thuyền.
I.4. Phân loại và phạm vi sử dụng
I.4.1. Phân loại theo hình thức sử dụng


monhipcau
xLaLL 2
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

5
Cầu ôtô : Là công trình cầu cho tất cả các ph-ơng tiện giao thông nh- :
Xe tải, xe gắn máy, xe thô sơ và đoàn ng-ời đi bộ
Cầu đ-ờng sắt : Đ-ợc xây dựng dành riêng cho xe lửa.
Cầu ng-ời đi bộ : Phục vụ dành riêng cho ng-ời đi bộ.
Cầu thành phố : Là cầu cho ô tô, xe điện, ng-ời đi bộ
Cầu chạy chung : Là cầu cho cả ô tô, xe lửa, ng-ời đi bộ
Cầu đặc bịêt : Là các cầu phục vụ cho các ống dẫn n-ớc, ống dẫn khí,
ống dẫn hơi đốt, dẫn dây cáp điện
I.4.2. Phân loại theo vật liệu làm KCN
Cầu gỗ
Cầu đá
Cầu bê tông
Cầu bê tông cốt thép

Cầu thép
Cầu liên hợp thép bê tông cốt thép.
I.4.3. Phân loại theo cao độ đ-ờng xe chạy
Cầu có đ-ờng xe chạy trên : Đ-ờng xe chạy đặt trên đỉnh KCN


Cầu có đ-ờng xe chạy d-ới : Đ-ờng xe chạy dọc theo biên d-ới KCN



Cầu có đ-ờng xe chạy giữa : Đ-ờng xe chạy bố trí trong phạm vi chiều
cao KCN

I.4.4. Phân loại theo
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

6
ch-ớng ngại vật mà cầu v-ợt qua
Cầu thông th-ờng (Cầu v-ợt sông) : là các công trình cầu đ-ợc xây
dựng v-ợt qua các dòng n-ớc nh- : sông, suối , khe sâu



Cầu v-ợt (Cầu qua đ-ờng) : là các công trình cầu đợc thiết kế cho các
nút giao nhau khác mức trên đ-ờng ô tô hoặc đ-ờng sắt.



Cầu cao : là các công trình cầu bắc qua thung lũng khe sâu , các trụ
cầu có chiều cao > 20 - 25 m.

Cầu cạn : là cầu đ-ợc xd ngay trên mặt đất mhằm dẫn vào một cầu
chính hoặc nâng cao độ tuyến đ-ờng lên để giải phóng không gian bên
d-ới.
Cầu phao : là các công trình cầu đ-ợc xây dựng bằng hệ nổi phục vụ
cho mục đích Quân sự hoặc phục vụ giao thông trong thời gian ngắn.




Cầu mở :Cầu mở là cầu có 1 hoặc 2 nhịp sẽ đ-ợc di chuyển khỏi vị trí
để tàu bè qua lại trong khoảng thời gian nhất định. áp dụng: chiều cao
thông thuyền lớn HTT 40 60m
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

7
Cầu cất là loại Cầu mở mà KCN có thể đ-ợc kéo lên theo
ph-ơng thẳng đứng để cho tàu thuyền qua lại an toàn
Cầu nâng
Cầu quay : Khi không có tàu thuyền qua lại cầu vẫn đảm bảo
giao thông bình th-ờng.



I.4.5. Phân loại theo sơ đồ chịu lực
Cầu dầm : Bộ phận chịu lực chủ yếu là dầm, chịu uốn và cắt. Khi chịu
tải trọng thẳng đứng trên KCN thì tại gối chỉ có thành phần phản lực
thẳng đứng V. Các loại Kết cấu nhịp Cầu Dầm : Cầu dầm giản đơn, cầu

dầm hẫng, cầu dầm hẫng + nhịp đeo, cầu dầm liên tục.
Cầu dầm giản đơn

o Phân bố nội lực : Biểu đồ mô men chỉ có dấu (+) và giá trị
lớn nhất là tại giữa nhịp
o Phân bố vật liệu : Tập trung tại mặt cắt giữa nhịp.
o Khả năng v-ợt nhịp : Dầm BTCT th-ờng : L < 21 m. Dầm
BTCT DƯL : L < 50 m.
Cầu dầm hẫng

o Phân bố nội lực : Biểu đồ mô men có M+ tại mặt cắt giữa
nhịp và M- tại mặt cắt gối.
o Phân bố vật liệu : Tập trung nhiều tại mặt cắt gối và cả mặt
cắt giữa nhịp.
o Khả năng v-ợt nhịp : Dầm BTCT DƯL : L < 80 m.
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

8
Cầu dầm hẫng + nhịp đeo


Đặc điểm : Xe chạy không êm thuận, lực xung kích lớn,
khe co giãn phải cấu tạo phức tạp nên hiện nay rất ít sử
dụng.
Cầu dầm liên tục


o Phân bố nội lực : Biểu đồ mô men có M- tại mặt cắt gối lớn
hơn M- tại mặt cắt giữa nhịp.
o Phân bố vật liệu : Tập trung nhiều tại mặt cắt gối do đó tiết

kiệm vật liệu và tăng khả năng v-ợt nhịp.
o Khả năng v-ợt nhịp : L > 50 m
Cầu khung


Trụ và dầm đ-ợc liên kết cứng với nhau để chịu lực
Phản lực gối gồm thành phần thẳng đứng V, thành phần nằm ngang H
và mô men uốn M.
Cầu vòm







Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

9
Bộ phận chịu lực chủ yếu là vòm, chịu nén và cắt.
Khi chịu tải trọng thẳng đứng trên KCN thì tại chân vòm có các thành
phần nội lực: V, H, M do đó ta phải xây dựng vòm tại nơi có địa chất
tốt.
Theo vị trí đ-ờng xe chạy có các loại Cầu vòm sau: Cầu vòm có
đ-ờng xe chạy trên, cầu vòm có đ-ờng xe chạy giữa, cầu vòm có
đ-ờng xe chạy d-ới.
Cầu treo
Bộ phận chịu lực chủ yếu của cầu treo là dây cáp hoặc dây xích đỡ hệ
mặt cầu. Do đó trên quan điểm tĩnh học, cầu treo là hệ thống tổ hợp
giữa dây và dầm.

Có thể phân cầu treo thành 2 loại :
o Cầu treo dây võng (gọi tắt là cầu treo)




o Đặc điểm : Trong cầu treo, dây làm việc chủ yếu chịu kéo
và tại chỗ neo cáp có lực nhổ rất lớn do đó tại vị trí mố ta
phải cấu tạo hố neo lớn và rất phức tạp.
o Cầu treo dây xiên (Cầu dây văng).



o Đặc điểm : Kết cầu dầm cứng tựa trên các gối cứng là
các gối cầu trên mố - trụ và các gối đàn hồi là các dây
văng. Dây văng và dầm chủ tạo nên hệ bất biến hình do
đó hệ có độ cứng lớn hơn so với cầu treo. Khả năng vợt
nhịp hợp lý của cầu dây văng là từ 150 - 450 m.
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

10
VD : Mỹ Thuận (VN) 150+350+150 m. Cầu Cần Thơ
(Cần Thơ) : 270+550+270 m. Cầu Kiền (Hải Phòng):
84,5+200+84,5 m. Cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh):
125+435+125 m. Tatara (Nhật bản) : L = 890 m
Cầu dàn



Bộ phận chịu lực chủ yếu là dàn kết hợp với hệ thống dầm mặt cầu.

Các thanh trong dàn chịu lực kéo, nén và lực cắt, bỏ qua mômen
uốn trong thanh.
I.5. Các yêu cầu cơ bản đối với cầu
I.5.1. Yêu cầu về xây dựng và khai thác
Xe cộ đi lại thuận tiện, an toàn, không hạn chế tốc độ.
Đảm bảo bề rộng khổ cầu
Mặt cầu : Tốt, đủ c-ờng độ, bằng phẳng, đủ độ nhám, thoát n-ớc
nhanh
Sơ đồ cầu hợp lý
Chiều dài nhịp, chiều dài cầu phải đmr bảo thoát lũ an toàn, tàu bè
qua lại dễ dàng và an toàn
Căn cứ vào địa chất để lựa chọn sơ đồ.
Kết cấu : Đảm bảo c-ờng độ và ổn định.
Mặt xây dựng : Kết cấu hiện đại, công nghiệo hoá chế tạo và xây dựng.
I.5.2. Yêu cầu về kinh tế
Chi phí thiết bị, vật liệu rẻ nhất
Giảm sức lao động giảm giá thành xây dựng nhỏ nhất
Chi phí duy tu bảo d-ỡng thấp.
Phù hợp xu thế phát triển nền kinh tế.
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

11
I.5.3. Yêu cầu về mỹ quan
Cầu phải có hình dáng đẹp
Phù hợp với phong cảnh địa ph-ơng.
I.6. Sơ l-ợc lịch sử phát triển và ph-ơng h-ớng phát triển ngành xây dựng
cầu
I.6.1. Sơ l-ợc lịch sử phát triển ngành xây dung cầu (Tự nghiên cứu).
I.6.2. Ph-ơng h-ớng phát triển
Về vật liệu :

Phát triển vật liệu cđ cao : BT mác cao, BT cốt sợi, BT siêu
dẻo có c-ờng độ sớm, thép cđc, thép hợp kim thấp.
Sử dụng vật liệu nhẹ : BT nhẹ, hợp kim nhôm, BT cốt sợi
thuỷ tinh.
Về kết cấu:
Sử dụng kết cấu có sử dụng đến vấn đê điều chỉnh nội lực.
Sử dụng kết cáu có bản trực giao :
o Kết cấu thép BTCT liên hợp.
o Kết cấu cầu treo
o Kết cấu BTCTDƯL.
Về thi công :
Sử dụng các công nghệ thi công tiên tiến.
Sử dụng các thiết bị vận chuyển và lao lắp hiện đại.
Về lý thuyết tính toán :
Tính toán chính xác trạng thái làm việc công trình có xét
đến các yếu tố ảnh h-ởng.
Tự động hoá trong thiết kế.
Thực hiện các mô hình thí nghiệm.


Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

12

Ch-ơng 2 : Những vấn đề cơ bản trong thiết kế và xây dựng cầu.
II.1. Các số liệu đầu vào trong TK và XD cầu.
II.1.1. Bình đồ khu vực:
Lựa chọn vị trí công trình
Bố trí công trình
Cầu nhỏ : Th-ờng đặt theo h-ớng tuyến đ-òng, cố gắng tim dọc

cầu vuông góc với h-ớng dòng chảy.
Cầu lớn : Nên chọn đoạn sông có 2 bờ song song với nhau, vị trí
lòng sông hẹp nhất.
II.1.2. Trắc dọc :
Trắc dọc đ-ờng đen -> P/án kết cấu, bố trí mố trụ và KCN.
Trắc dọc đ-ờng đỏ đảm bảo không vi phạm khổ tĩnh không d-ới cầu.
II.1.3. Địa chất thuỷ văn :
Căn cứ vào địa chất -> Vị trí mố trụ và loại móng.
Căn cứ vào thuỷ văn :
Xói chung, xói cục bộ của lòng sông ->Vị trí đáy và đỉnh bệ móng.
Căn cứ vào mực n-ớc để xác định các cao độ thiết kế.
II.2. Các giai đoạn một dự án đầu t- xây dựng
Dự án đầu t- là một tập hợp các đề xuất về kỹ thuật, tài chính, kinh tế và
xã hội, làm cơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xây dựng công trình. ở n-ớc ta, tùy
theo tổng mức đầu t- mà phân thành 3 nhóm dự án đầu t- :
Phân loại
Tổng mức đầu t-
Nhóm A

600 tỷ
Nhóm B
7 tỷ

V

600 tỷ
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

13
Nhóm C

7tỷ

Gồm 3 giai đoạn : Chuẩn bị đầu t-, Thực hiện đầu t-, Kết thúc đầu t-
II.2.1. Giai đoạn chuẩn bị đầu t-
Nội dung của công tác chuẩn bị đầu t- lại bao gồm 2 việc chính : lập dự
án đầu t- và thẩm định dự án để quyết định đầu t
II.2.1.1. Lập dự án đầu t-
Trình tự lập dự án đầu t- gồm
Xác định sự cần thiết của dự án đầu t-
Nghiên cứu tiền khả thi (chỉ với dự án nhóm A và các dự án thuộc vốn
ODA) và nghiên cứu khả thi.
STT
Nội dung của
báo cáo nghiên cứu tiền khả thi
Nội dung của
báo cáo nghiên cứu khả thi
1
Nghiên cứu sơ bộ về sự cần thiết
phải đầu t-, các điều kiện thuận lợi,
khó khăn
Xác định những căn cứ để xác
định sự cần thiết phải đầu t-
2
Dự kiến quy mô đầu t-, lựa chọn
hình thức đầu t-
Lựa chọn hình thức đầu t-
3
Chọn địa điểm xây dựng và dự kiến
nhu cầu diện tích sử dụng đất

Các ph-ơng án vị trí cầu (hoặc
tuyến)
Ph-ơng án giải phóng mặt bằng,
tái định c-
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

14
4
Phân tích sơ bộ về công nghệ, kỹ
thuật và xây dựng, các điều kiện về
cung cấp vật t- thiết bị, nguyên liệu,
năng l-ợng, dịch vụ, hạ tầng
Phân tích lựa chọn ph-ơng án kĩ
thuật công nghệ
Các ph-ơng án kết cấu cầu và
giải pháp xây dựng
Đánh giá tác động của môi
tr-ờng
5
Phân tích tài chính, xác định sơ bộ
tổng mức đầu t-, các khả năng và
điều kiện huy động các nguồn vốn,
khả năng hoàn vốn và trả nợ, thu lãi
Phân tích tài chính kinh tế
6
Sơ bộ tính toán hiệu quả đầu t- về
mặt kinh tế, xã hội của dự án.

7

Các mốc thời gian chính thực
hiện đầu t-
II.2.1.2. Lập dự án đầu t-
Các báo cáo nghiên cứu khả thi và tiền khả thi đều phải đ-ợc thẩm định, sau đó
sẽ đ-ợc các cấp có thẩm quyền quyết định và cấp giấy phép đầu t-
II.2.2. Giai đoạn thực hiện đầu t-
Giai đoạn thực hiện đầu t- bao gồm các công việc :
Giao nhận đất, chuẩn bị mặt bằng xây dựng
Tuyển chọn t- vấn xây dựng để khảo sát, thiết kế, giám định kĩ thuật và
chất l-ợng công trình.
Thiết kế công trình
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

15
o Đối với các công trình có yêu cầu kĩ thuật cao, có nền móng địa
chất thủy văn phức tạp thì phải thực hiện thiết kế theo hai b-ớc :
thiết kế kĩ thuật và thiết kế bản vẽ thi công.
o Đối với công trình kỹ thuật đơn giản hoặc đã có thiết kế mẫu, xử lý
nền móng không phức tạp thì thực hiện một b-ớc : thiết kế kỹ thuật
thi công
Thẩm định, duyệt thiết kế kỹ thuật và tổng dự toán
Tổ chức đấu thầu về mua sắm thiết bị và thi công xây lắp
Xin giấy phép xây dựng
Ký kết hợp đồng với nhà thầu để thực hiện dự án
Thi công xây lắp công trình
Theo dõi kiểm tra việc thực hiện các hợp đồng
Quyết toán vốn đầu t- xây dựng sau khi hoàn thành xây lắp đ-a dự án vào
khai thác
II.2.3. Gia đoạn kết thúc đ-a ph-ơng án vào sử dụng
Giai đoạn đ-a dự án vào sử dụng bao gồm các công việc

Kết thúc xây dựng
Bàn giao công trình
Bảo hành công trình
Vận hành dự án
II.3. Các giai đoạn thiết kế.
Đối với cầu nhỏ gồm: Giai đoạn khả thi và Giai đoạn TK kỹ thuật thi
công
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

16
Đối với cầu trung gồm: Giai đoạn tiền khả thi, Giai đoạn khả thi và Giai
đoạn TK kỹ thuật + TK thi công
Đối với cầu lớn gồm: Giai đoạn tiền khả thi, Giai đoạn khả thi , Giai
đoạn TK kỹ thuật và Giai đoạn kỹ thuật thi công.
II.3.1. Giai đoạn tiền khả thi:
Nghiên cứu sự cần thiết đầu t-, các điều kiện thuận lợi , khó khăn.
Dự kiến quy mô.
Chọn khu vực xd.
Sơ bộ tổng mức đầu t Hiệu quả của DA.
II.3.2. Giai đoạn khả thi :
Sự cần thiết phải xd công trình.
Xác định vị trí v-ợt sông.
Đ-a ra các p/án sơ bộ, p/án kỹ thuật xây dựng.
Phân tích tài chính.
Đánh gía choc năng và nhu cầu vận tải ->Tác động môi tr-ờng.
II.3.3. Giai đoạn thiết kế kỹ thuật :
Căn cứ các ph-ơng án đã chọn trong gđ khả thi tiến hành tính toán,thiết kế
chi tiết từng bộ phận của kết cấu.
II.3.4. Giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công:
Triển khai chi tiết các bản vẽ gđ thiết kế kỹ thuật.

II.3.5. Nội dung hồ sơ thiết kế cầu:
Bao gồm tất cả các bản báo cáo thuyết minh, các biên bản, các yêu
cầu đã đ-ợc chấp nhận.
Bình đồ vị trí cầu, bình đồ tại vị trí làm cầu, các loại bình đồ lối vào
cầu.
Trắc dọc lối vào cầu.
Bình đồ cầu.
Hình chiếu đứng của công trình cầu.
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

17
Các bản vẽ cốt thép th-ờng, DƯL.


II.4. Lập ph-ơng án cầu
II.4.1. Khái niệm chung về lập ph-ơng án cầu
Lựa chọn ph-ơng án cầu là một bài toán tổng thể nhiều mặt : kỹ thuật,
công nghệ quy hoạch, môi tr-ờng, kinh tế. Các ph-ơng án cầu phải thõa mãy
yêu cầu kĩ thuật, kinh tế, có tính khả thi, đáp ứng yêu cầu duy tu bảo d-ỡng và
yêu cầu mĩ quan.
Để lựa chọn ph-ơng án cầu ta phải tiến hành thành lập nhiều ph-ơng án cầu khác
nhau, sau đó đánh giá các ph-ơng án.
II.4.2. Các căn cứ để lập ph-ơng án cầu
II.4.2. 1. Vị trí cầu
Đối với cầu nhỏ ( L <25m) và cầu trung ( L =25m đến 100m) vị trí cầu đ-ợc lựa
chọn phụ thuộc vào vị trí tuyến đ-ờng do đó cầu có thể chéo, cong hoặc nằm
trên dốc.
Đối với cầu lớn ( L>100m), vị trí tuyến đ-ờng phụ thuộc vào cầu.
Vấn đề chọn vị trí cầu :
i. Về mặt kĩ thuật : So sánh giữa các vị trí dự định đặt cầu theo các điều kiện

địa hình, địa chất, thủy văn, thi công và bố trí công tr-ờng
ii. Về mặt quy hoạch: So sánh các ph-ơng án về vị trí cầu và việc phát triển
các vùng lân cận trong t-ơng lại, so sánh ý nghĩ về mặt quốc phòng
iii. Về mặt kinh tế : so sánh các ph-ơng án theo giá thành vận doanh các
ph-ơng án tuyến khác nhau do việc lựa chọn vị trí cầu khác nhau gây nên
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

18
II.4.2. 2. Mặt cắt dọc tim cầu
Dựa vào mặt cắt dọc tim cầu cho phép xác định vị trí của mố trụ, tránh đặt trụ
vào chỗ sâu nhất, phân bố các nhịp thông thuyền, xác định độ dốc dọc cầu ( một
chiều hay hai chiều)
II.4.2. 3. Mặt cắt địa chất dọc tim cầu
Căn cứ vào tình hình địa chất dọc đ-ờng tim cầu, sơ bộ xác định các loại móng
cầu, đồng thời xác định các ph-ơng án kết cấu nhịp ( siêu tĩnh, nhiều nhịp hay
giản đơn, bê tông hay thép )
II.4.2.4. Số liệu thủy văn
Bao gồm 3 mực n-ớc MNCN, MNTT, MNTN
MNTN : Xác định nhịp thông thuyền
II.4.2. 5. Khẩu độ thoát n-ớc và chiều dài cầu
Từ khẩu độ thoát n-ớc sẽ định ra chiều dài toàn bộ cầu.
II.4.2. 6. Khổ giới hạn
Khổ giới hạn l khong không gian đợc dnh cho giao thông trên cầu hoặc
d-ới cầu mà không một kết cấu hay bộ phận kết cấu nào đ-ợc vi phạm để đảm
bảo an toàn giao thông.
a) Khổ giới hạn trên cầu
Khổ giới hạn thông xe trên cầu : là khoảng không gian dành cho giao thông trên
cầu mà không cho phép các kiến trúc thuộc hệ thống thiết bị trên cầu đ-ợc phép
xâm phạm.
Khổ giới hạn thông xe trên cầu bao gồm (1-G) phần xe chạy ( số làn x bề rộng

làn 4m, 6m, 7m, 10.5m ), (2-T) phần dành cho ng-ời đi bộ hoặc xe thô sơ
( 0.75m, 1.0 m, 1.5 m ), (3) phần lan can, gờ chắn, dải phân cách
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

19
b) Khổ giới hạn d-ới cầu
Bao gồm (1) khổ thông thuyền với cầu cầu v-ợt sông và (2) khổ thông xe d-ới
cầu với cầu v-ợt đ-ờng.
G
3000 1500
730
2500
T

Khổ giới hạn trên đ-ờng
Htt
Btt

Khổ thông thuyền
Khổ thông thuyền :
Khổ giới hạn thông thuyền là khoảng không gian tự do ở d-ới cầu để
không có các kết cấu ảnh h-ởng đến sự đi lại của giao thông đ-ờng thuỷ
d-ới cầu. Nó phụ thuộc vào cấp đ-ờng sông (Quy định theo chỉ dẫn của
Quy trình). Ví dụ:
Sông cấp 1->3: b = 2/3.B
Sông cấp 4->7: b = 1/2.B
Với sông không có thông thuyền, nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn
của kết cấu nhịp thì mép d-ới của kết cấu nhịp MNTN +0,5 m.
Với cầu v-ợt đ-ờng phải có chiều cao giới hạn để ph-ơng tiện đi lại
d-ới cầu đ-ợc đảm bảo an toàn.

II.5. Nguyên tắc tính toán.
II.5.1. Các ph-ơng pháp tính toán.
Theo ứng suất cho phép : { }
Theo các trạng thái giới hạn: Trạng thái giới hạn là trạng thái mà ở
đó kết cấu hoặc nền móng không còn thoã mãn các yêu cầu về khai thác.
II.5.2. Tính toán theo 22 TCN - 18 -79.
II.54.2.1. TTGH thứ 1.
Là TTGH về c-ờng độ, ổn định .
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

20
II.5.2.2. TTGH thứ 2.
Là TTGH về biến dạng, độ võng.
II.5.2.3. TTGH thứ 3.
Là TTGH về vết nứt (kết cấu BTCT) .
II.5.2.4. Các hệ số tải trọng.
Các hệ số tải trọng xét đến chiều h-ớng bất lợi so với trị số tiêu chuẩn.
Hệ số v-ợt tải: Gồm n
t
, n
h
.
Hệ số v-ợt tải của tĩnh tảI n
t
=0.9, 1.1, 1.4, 1.5.
Hệ số v-ợt tải của hoạt tảI n
h
=1.4.
Hệ số đồng chất k, xét đến c-ờng đọ vật liệu
Hệ số điều kiện làm việc m, xét đến sự sai lệch của kết cấu trong

quá trình xây dựng so với thiết kế.
II.5.3. Tính toán theo 22 TCN 272 -01.
II.54.3.1. TTGH C-ờng độ 1 :
Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn và không xét đến
gió.
II.5.3.2. TTGH c-ờng độ 2 :
Là tổ hợp tải trọng liên quan đến việc cầu chịu tải trọng gió với vận tốc 25
m/s và không có hoạt tải trên cầu.
II.5.3.3. TTGH c-ờng độ 3 :
Là tổ hợp tải trọng liên quan đến việc cầu chịu tải trọng gió với vận tốc 25
m/s và không có hoạt tải trên cầu.
II.5.3.4. TTGH đặc biệt:
Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc cầu chịu tải trọng động đất, lực va tàu và xe
cộ
II.5.3.5 TTGH sử dụng:
Là tổ hợp tải trọng liên quan đến việc cầu làm việc bình th-ờng với tốc độ
gió 25m/s, các tải trọng lấy theo danh định, dùng để kiểm tra độ vòng, bề rộng
vết nứt.
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

21
II.5.3.5 TTGH mỏi:
Là tổ hợp tải trọng liên quan hiện t-ợng mỏi và đứt gãydo LL gây ra, có xét
đến trùng phục và xung kích và xung kích d-ới tác dụng của một xe tải đơn
chiếc có cự ly trục đ-ợc quy định trong Điều 3.6.1.4.1.
II.5.4. Tải trọng và tác động tải trọng;
II.5.4.1 Theo tiêu chuẩn 22 TCN 18-79:
Các loại tải trọng thẳng đứng P: Tĩnh tải, hoạt tải, áp lực đẩy nổi
Các loại tải trọng theo ph-ơng dọc cầu H: Lực hãm xe, lực ma sát gối cầu
theo ph-ơng dọc cầu, lực gió theo ph-ơng dọc cầu, va xô tàu bè theo

ph-ơng dọc cầu, áp lực đất theo ph-ơng dọc cầu
Các loại tải trọng theo ph-ơng ngang cầu T: Va xô tàu bè theo ph-ơng
ngang cầu, lực gió ngang cầu, lực lắc ngang cầu do LL, lực ly tâm(Cầu
cong), áp lực đất theo ph-ơng ngang cầu
Trong qúa trình tính toán phải xét đến khả năng tác động đồng thời nhiều
tải trọng tác dụng lên kết cấu cùng một lúc, do đó phải tiến hành tổ hợp
tải trọng. Trong quá trình tổ hợp tải trọng sử dụng các hệ số tải trọng.
Tải trọng chính: Các tải trọng tác dụng th-ờng xuyên trên cầu
- Tĩnh tải: Trọng l-ợng bản thân
- Trọng l-ợng và áp lực ngang của đất
- áp lực n-ớc
- Hoạt tải tiêu chuẩn thẳng đứng
- Lực ly tâm( Cầu cong)
Tải trọng phụ: Các tải trọng tác dụng không th-ờng xuyên trên cầu
- Lực hãm
- Gió
- Va xô
- Nhiệt độ thay đổi
Tải trọng đặc biệt: Xuất hiện trong tr-ờng hợp đặc biệt
- Động đất
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

22
5000
60T
12T/m
2600
700
700
Xe X60

20T
20T
1200
1200
1200
20T
20T
10T
10T
2700
Xe XB80
- Va xô.
II.5.4.1.1. Tĩnh tải:
Tuỳ thuộc vào từng bộ phận của kết cấu mà tĩnh tải sẽ thay đổi.
Với KCN tĩnh tải là trọng l-ợng bản thân, trọng l-ợng lan can, gờ chắn
bánh, các lớp phủ mặt cầu.
Khi tính Mố, tĩnh tải gồm trong l-ợng bản thân, tĩnh tải từ KCN truyền
xuống.
Khi tính trụ, tĩnh tải gồm tĩnh tải bản thân, tĩnh tải từ KCN truyền xuống
II.5.4.1.2. Hoạt tải:
Căn cứ vào kết quả nghiên cứu các loại hoạt tải trên cầu, của các đoàn xe
ôtô trong thực tế, ng-ời ta xác định đ-ợc trọng l-ợng và cự ly các xe có
thể gây ra đ-ợc tác dụng lớn nhất, nguy hiểm nhất cho công trình.
Từ đó ng-ời ta lập ra thành các đoàn xe tiêu chuẩn, nh-:
Đoàn xe H10, H13, XB80 là đoàn xe dài vô tận nh-ng chú ý khi
xếp xe lên đ-ờng ảnh h-ởng thì có thể cắt đứt đoạn không cần liên
tục
Đối với H10 và H13 phải kiểm tra với X60
Đối với H30 phải kiểm tra với 1 xe XB80

4000
0.3P
0.7P
4000
0.95P
0.35P
40008000 80004000
0.7P
0.3P
4000
0.7P
0.3P
Đoàn xe tiêu chuẩn H10 - H13
0.35P
0.35P
1700
1900
6T
6T
Đoàn xe tiêu chuẩn H30
10000
6T
12T
60001600
12T
12T
1600 6000
12T

6T
10000
12T
12T
6T
60001600
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

23
Đối với tàu hoả: Trong thiết kế sẽ quy định một số đoàn tàu tiêu chuẩn
theo trong l-ợng một trục đầu máy Tz.
Theo đó có các đoàn tàu tiêu chuẩn sau: T10; T22; T24; T26.



Đối với vị trí đ-ờng ảnh h-ởng làm giảm hiệu ứng của tác động thì xếp
lên đó là toa có trọng l-ợng rải đều là 1T/m
II.5.4.1.3. Ng-ời
Tải trọng ng-ời đ-ợc đ-a vào trong tính toán cầu nh- sau:
Cầu đ-ờng bộ: 300kG/m2.
Cầu cho ng-ời đi bộ: 450 kG/m2.
Cầu đ-ờng sắt: 1000kG/m2.
II.5.4.1.4. Lực ly tâm: Chỉ xuất hiện trong tr-ờng hợp cầu cong
Cầu đ-ờng bộ:
Chỉ tính lực ly tâm khi mà bán kính cong 600 m. Lực ly tâm là lực
nằm ngang theo ph-ơng ngang cầu, có điểm đặt tại đỉnh mặt đ-ờng xe
chạy.
Khi tính toán coi là lực rải đều, có c-ờng độ đ-ợc tính nh- sau:

lR

P
C
).100(
.15



không nhỏ hơn
l
P.15,0
khi R < 250 m

lR
P
C
).100(
.15



không nhỏ hơn
l
P.4,0
khi 250 m R 600 m.
Trong đó : P là tổng trọng l-ợng các xe trên cầu.
P: Trọng l-ợng của xe nặmg nhất trong đoàn xe tiêu chuẩn.
L: Chiều dài của đ-ờng ảnh h-ởng.
Chú ý : Công thức trên chỉ tính cho một làn xe. Nếu có nhiều làn xe
thì phải nhân với hệ số làn xe.
Cầu đ-ờng sắt

1,5mx4
z
z
z
z
z
0,36.z (T/m)
Dài vô tận
1,5m
Tr-ờng Đại học Giao thông Vận tải Bộ môn Cầu Hầm

24
Phải tính lực ly tâm cho mọi tr-ờng hợp
Lực ly tâm là lực nằm ngang theo ph-ơng ngang cầu, có điểm đặt
cách đỉnh ray 2m.
Khi tính toán cũng coi nh- là tải trọng phân bố đều, c-ờng độ là C,
đ-ợc tính nh- sau:

K
R
C .
.
180

không nhỏ hơn
K.15.0

Trong đó : K là cấp hoạt tải thẳng đứng rải đều t-ơng đ-ơng.
II.5.4.1.5. Lực hãm xe: là lực nằm ngang theo ph-ơng dọc cầu
Cầu đ-ờng bộ:

Là lực nằm ngang đặt tại mặt đ-ờng xe chạy.
Nh-ng trong tính toán mố trụ thì cho phép đ-ợc coi nh- đặt tại trọng
tâm của gối cầu.
Khi tính toán coi là lực tập trung, có giá trị phụ thuộc vào chiều dài
nhịp.Tính nh- sau:
T=0,3P ( l 25m)
T=0,6P (25m< l < 50 m).
T=0,9P (l 50m).
Trong đó: P là trọng l-ợng của xe nặng nhất trong đoàn xe tiêu chuẩn.
L là chiều dài nhịp lấy với chiều dài lớn nhất.
Cầu đ-ờng sắt
Là tải trọng rải đều, đặt cách đỉnh ray 2m, có giá trị :
T= 10% trọng l-ợng của hoạt tải tiêu chuẩn rải đều t-ơng đ-ơng.
II.5.4.1.6. Lực lắc ngang: Do các xe cộ đi lệch tâm so với tim cầu gây ra, là
lực nằm ngang theo ph-ơng ngang cầu.
Cầu đ-ờng bộ
Là tải trọng nằm ngang, rải đều đặt ngay tại mặt đ-ờng xe chạy, có giá trị
nh- sau:
q=0,2 (T/m) với H10; H13.