ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU LIÊN TỤC BTCT VÀ CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI – CƠ SỞ II

-

KHOA CÔNG TRÌNH

–
BỘ MÔN : CẦU HẦM

















thut

minh



thiÕt

kÕ

tèt

nghiƯp















GVHD : HỒ VIỆT LONG


SVTH : TRẦN QUANG PHONG

LỚP :CĐ1 – K44





Tp.

Hå

ChÝ

Minh,

05/2008

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 1 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI – CƠ SỞ II

-

KHOA CÔNG TRÌNH

–
BỘ MÔN : CẦU HẦM

















thut

minh



thiÕt

kÕ

tèt

nghiƯp














GVHD : HỒ VIỆT LONG
GVĐD :


SVTH : TRẦN QUANG PHONG

LỚP :CĐ1 – K44

Tp.

Hå

ChÝ

Minh,

05/2008


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 2 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG





LỜI CẢM ƠN


Sau quãng thời gian ngồi ở giảng đường Đại Học em đã được trang bò một
khối kiến thức cơ bản để thực hiện đồ án tốt nghiệp. Đó là kết quả học tập của chúng
em trong suốt thời gian năm năm dưới sự tận tình dạy dỗ của các thầy cô trường Đại
Học Giao Thông Vận Tải.
Và khoảng thời gian làm đồ án tốt nghiệp chính là điều kiện rất tốt để em
được kiểm tra, củng cố lại những kiến thức đã thu thập được đồng thời bổ sung thêm

những kiến thức mới nhằm hoàn thiện cơ sở lý thuyết tính toán áp dụng vào thực tế.
Đồ án tốt nghiệp của em có thể hoàn thành là nhờ sự trực tiếp hướng dẫn
tận tình của thầy Hồ Việt Long , em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến Thầy. Em
cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Công Trình đã truyền đạt cho em
nguồn kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường. Em xin kính chúc quý
thầy cô luôn dồi dào sức khoẻ để dẫn dắt chúng em trên con đường tri thức.
Mặc dù đã được chuẩn bò và hết sức cố gắng nhưng do thời gian có hạn và
kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi sai sót, em kính
mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô
Xin chân thành biết ơn!!!

Sinh viên
Trần Quang Phong
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 3 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN





TP.HCM, ngày tháng năm 2008


Giáo viên hướng dẫn







Hồ Việt Long



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 4 -
SVTH

: TRẦN QUANG PHONG

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT





TP.HCM, ngày tháng năm 2008


Giáo viên đọc duyệt

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 5 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG

MỤC LỤC
ÕÕÕ


TÊN MỤC NỘI DUNG Trang

THIẾT MINH THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
1

Lời nói đầu

2

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
3

Nhận xét của giáo viên đọc duyệt.
4

Mục lục

5
PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ
9

Phương án sơ bộ I
: Cầu liên tục BTCT.
10

Chương I : Giới thiệu chung về phương án
11

I. Tiêu chuẩn thiết kế
11

II. Sơ đồ kết cấu
11

Chương II : Tính toán phương án sơ bộ.
14

I. Nội dung tính toán 14

II. Tính toán kết cấu nhòp 14
Chương III : Thiết kế trụ cầu
33

I. Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ cọc 33

II. Tính toán và bố trí cọc trong móng 35
Chương IV : Thiết kế mố cầu

39

I. Cấu tạo các kích thước của mố 39

II. Tính tải trọng tác dụng lên mố 40

III. Tính toán và bố trí cọc 41
Chương V : Tổ chức thi công
45

I. Thi công mố 45

II. Thi công trụ cầu 45

III. Thi công kết cấu nhòp 46
Phương án sơ bộ II : Cầu vòm ống thép nhồi BT
48
Chương I : Giới thiệu chung về phương án
50

I. Các số liệu thiết kế 50

II. Sơ đồ bố trí chung 50

III. Giới thiệu kết cấu phần trên 52

IV. Giới thiệu kết cấu phần dưới 54
Chương II : Tính toán kết cấu phần trên
56
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ

GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 6 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG

I. Số liệu vòm 56

II. Xác đònh tải trọng 56

III. Mô hình hóa và tính toán nội lực 60

IV. Kiểm toán kết cấu 60
Chương III : Tính toán trụ cầu
74

I. Số liệu trụ 74

II. Tải trọng tác dụng 74

III. Tính toán và bố trí cọc trong bệ móng 77
Chương IV : Thiết kế mố cầu
81

I. Kích thước mố 81

II. Tính tải trọng tác dụng lên mo 82

III. Tính toán số lượng và bố trí cọc trong bệ 85
Chương V : Tổ chức thi công
89

I. Thi công mố 89

II. Thi công trụ cầu 89

III. Thi công kết cấu nhòp 90
Phương án sơ bộ III : Cầu dàn thép
92
Chương I : Giới thiệu chung về phương án
92

I. Giới thiệu chung về phương án 92

II. Mô tả kết cấu phần trên 94

III. Mô tả kết cấu phần dưới 96

IV. Mặt cầu và các công trình phụ khác 96

V. Nội dung tính toán 96

VI. Tính nội lực các thanh dàn chủ 99
Chương II : Tính toán trụ cầu
104

I. Số liệu trụ 104

II. Tải trọng tác dụng 104

III. Tính toán và bố trí cọc trong bệ móng 107

Chương III : Tính toán mố cầu
111

I. Tính tải trọng tác dụng lên mố 112

II. Tính toán số lượng và bố trí cọc trong bệ 115
Chương IV : Tổ chức thi công
119

I. Thi công mố 119

II. Thi công trụ cầu 119

III. Thi công kết cấu nhòp 120
PHẦN II SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT
121

I. Khái niệm chung về so sánh các phương án kết 121
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 7 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
cấu cầu

II. So sánh các phương án 121

III. Chọn phương án kỹ thuật 125
Chương I : Giới thiệu chung về phương án
127

I. Tiêu chuẩn thiết kế 127

II. Sơ đồ kết cấu 127
Chương II : Tính toán phương án kỹ thuật
130

I. Nội dung tính toán 130

II. Tính toán kết cấu nhòp 130

III. Tính toán nội lực tác dụng lên kết cấu giai
đoạn thi công 137

IV. Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác 141

V. Kiểm toán kết cấu nhòp 167

VI. Tổng mất mát ứng suất của cánh hẫng sau khi
thi công là 169
Chương II : Tính bản mặt cầu
189

I. Cấu tạo bản mặt cầu 189

II. Tính bản hẫng 190

III. Tính bản kiểu dầm 192
Chương III : Thiết kế trụ cầu
196

I. Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ cọc 196

II. Tính toán các loại tải trọng tác dụng lên đỉnh
bệ và đáy bệ 197

III. Kiểm toán mặt cắt theo các TTGH 206

IV. Bố trí và kiểm tra sức chòu tải của cọc 209

V. Tính nội lực đầu cọc 212
Chương IV : Thiết kế mố cầu
218

I. Tính tải trọng tác dụng lên mố 218

II. Tính toán tónh tải mố 222

III. Tính toán và bố trí cốt thép tại các mặt cắt 225

IV. Tính toán và bố trí cọc 240

V. Tính nội lực đầu cọc 243
PHẦN III THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG
245
I. Thi công mố cầu
245

I.1. Cấu tạo mố 245

I.2. Đề xuất thi công mố M2 245

I.3. Nội dung ch tiết của từng công việc 246
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 8 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
II. Thi công trụ T2
254

II.1. Các thông số kỹ thuật 254

II.2. Đề xuất phương án thi công 254

II.3. Phương án thi công chi tiết trụ T2 255
III. Thi công kết cấu nhòp
256

III.1. Thi công nhòp dẫn 256

III.2. Thi công nhòp chính 257
IV. Tính toán thi công
262

IV.1. Tính ổn đònh cánh T 262

IV.2. Tính toán chiều dày lớp bê tông bòt đáy 264

IV.3. Tính toán ván khuôn 264

IV.4. Tính toán vòng vây cọc ván thép 267

IV.5. Tính toán đà giáo thi công đốt đỉnh trụ K0 269









ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 9 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG











PHẦN I :

THIẾT KẾ SƠ BỘ.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 10 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG


PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ I
:
CẦU DẦM HỘP BT DƯL LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG.

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCT DƯL BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG.

Bê tông là vật liệu chòu nén tốt, chòu kéo kém nên bê tông chỉ dùng trong
câu kiện chòu nén. Để khắc phục, người ta đưa cốt thép vào trong bê tông để
chòu kéo. Sự ra đời của BTCT đánh dấu một sự phát triển mới trong công nghệ
vật liệu xây dựng. Các cầu dầm BTCT được áp dụng, tuy nhiên chiều dài nhòp
còn hạn chế (L ≤ 24m). Kết cấu BTCT DƯL với nguyên lý kéo căng cốt thép
trước để nén trước bê tông cho phép vượt nhòp lớn hơn. Điển hình như các nhòp
dầm 33m, thậm chí 43m với các dầm cắt khấc. Việc đưa ra giải pháp hợp lý về
kết cấu, giải pháp công nghệ thi công thích hợp còn cho phép kết cấu BTCT
DƯL còn có thể vượt khẩu độ nhòp lớn hơn.
Cầu dầm BTCT DƯL liên tục thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân
bằng, mặt cắt dầm thay đổi là loại cầu giải quyết tốt cả về vật liệu, kết cấu,
thậm chí về mỹ quan, loại cầu này được sử dụng cho các nhòp từ 80m đến 130m
và lớn hơn nữa.
Ở nước ta , cầu BCCT DƯL thi công hẫng đã được áp dụng cho cầu Phú

Lương – Hải Dương, cầu sông Gianh, cầu Hòa Bình…
Từ phân tích trên có thể lựa chọn phương án cầu BTCT DƯL thi công
bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng để giải quyết vấn đề kết cấu cho phương
án này.












ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 11 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
Chương I :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN.

I Tiêu chuẩn thiết kế :

• Qui trình thiết kế 22TTCN 272 – 05 của Bộ Giao Thông Vận Tải.
• Qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18 – 79 Bộ Giao
Thông.
II Sơ đồ kết cấu :

II.1 Kết cấu phần trên
:
- Sơ đồ bố trí chung tòan cầu : 33 + 70 + 102 + 70 (m).
- Chiều dài toàn cầu : L = 30700m.
- Cầu gồm ba trụ P1, P2, P3 và hai mố A1, A2.
- Một nhòp dẫn dầm I 33m đúc sẵn của công ty BT Châu Thới.
- Hai trụ P2 và P3 đúc hẫng cân bằng.
- Đường cong đứng R = 5000m, L = 202m.
- Độ dốc dọc cầu : 3%.
- Độ dốc ngang cầu : 2%.
- Cầu được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng.
- Dầm tiết diện hình hộp có chiều cao tại gối 5.5m, tại giữa nhòp và phần nhòp
biên có chiều cao là 2.5m. cao độ đáy dầm thay đổi theo qui luật Parabol bậc 2
đảm bảo yêu cầu chòu lực và mỹ quan.
- Mặt cắt ngang cầu dạng hình hộp, thành đứng, sườn có chiều dày 55cm,
bản nắp hộp không thay đổi dày 35cm, bản đáy hộp thay đổi từ 90cm tại gối đến
45cm tại giữa nhòp.
2%
2%
120043001200
5502350
300
12500
500
2000
250
7000
250
2000
500

4300
900
5500
450
550
3900

Mặt cắt ngang kết cấu nhòp.
- Vật liệu dùng cho kết cấu nhòp chính :
+ Bê tông cấp A có :
Cường độ : f’
c
= 50Mpa.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 12 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
Trọng lượng riêng : γ
c
= 25kN/m3.
Mô đun đàn hồi : E
c
= 38006.99Mpa.
+ Cốt thép cường độ cao lấy theo tiêu chuẩn ASTM A416M grade 270 có các
chỉ tiêu sau :
Diện tích một tao : A
ps
= 98.71mm2.
Cường độ tính toán : f

pu
= 1860Mpa.
Độ chùng sau 1000h ở 200
o
C là 2.5%.
+ Neo : sử dụng neo EC -5 – 31, EC – 5 – 22, EC – 5 – 12.
+ Cốt thép thường : sử dụng loại cốt thép có gờ có các chỉ tiêu :
Cường độ giới hạn : f
y
= 420Mpa.
Môđun đàn hồi : E
s
= 200000Mpa.
II.2 Kết cấu phần dưới
:
II.2.1 Cấu tạo trụ cầu :
- Trụ cầu dùng loại thân đặc, đổ BT tại chỗ mác M300.
- Trụ được dựng trên cọc khoan nhồi, đường kính 1,5m.
- Phương án móng : móng cọc đài thấp.
II.2.2 Cấu tạo mố cầu :

- Mố cầu dùng loại mố chữ U BTCT đổ tai chỗ, mác M300.
- Mố được đặt trên móng cọc khoan nhồi, đường kính 1,2m
II.3 Sơ đồ bố trí chung :

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 13 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG

90001400016000140003000
9000
14000
16000
140003000
9000
14000
16000
140003000
1100012000
16000
140003000
110001200016000140003000
10%
Cäc khoan nhåi D = 1.2m
L = 43.21m, N = 8 cäc.
1
:
1
.
2
5
-1.577
-44.787
7.023
100
15900
3%
-8.8
-2

3.59
10
27.3
24.73
24.35
243.61
270.91
295.64
319.99
M2
MNC N:+1.00
MNT N:-6.00
MNTT: -1.00
2.04
1.86
-4.74
-5.31
-7.84
-5.23
-5.33
-11.88
-15.7
-13.95
-15.56
-8.6
MSS:-75m
Cao độ tự nhiên(m)
K.C lẻ(m)
K.C cộng dồn(m)
11.67

13
41.07
28.92
35
15 5
20
25
25
10
28.62
11.67 24.67
16.4
69.99
104.99
119.99
124.99
144.99
169.99
194.99
204.99
233.61
PHƯƠNG ÁN ĐÚC HẪNG
TL : 1/500
70000 102000 70000
50
33000
L = 43.21m, N = 8 cäc.
Cäc khoan nhåi D =1.5m
10%
Cäc khoan nhåi D =1.5m

L = 45.67m, N = 12 cäc.
L = 45.67m, N = 12 cäc.
Cäc khoan nhåi D =1.5m
L = 43.21m, N = 8 cäc.
Cäc khoan nhåi D = 1.2m
1
:
1
.
2
5
p1M1 P2 P3
-44.992
-1.782
5.918
-52.31
-9.1
-56.302
-10.632
-56.302
-10.632
7.023
8.383 8.383
5015900
Phạm vi đường cong R = 5000m, L = 202m
307000
3%
2.4682.468
4.275
8.644

0.12
0.95
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 14 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG


Chương II
: TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ.

I Nội dung tính toán :

- Tính duyệt kết cấu nhòp trong giai đoạn khai thác.
- Tính duyệt hai mặt cắt trên trụ và giữa trụ.
- Tính toán 1 trụ, 1 mố và sơ bộ tính toán số cọc.
II Tính toán kết cấu nhòp :

II.1.1 Chia đốt dầm :

Công tác chia đốt dầm tùy thuộc vào năng lực thi công của xe đúc, ta chia như
sau :
hl
K12
K11
K10
K9K8
K7
K6

K5
K4
K3
K2
K1
K0
20008@40004@3000
6000

Sơ đồ phân chia các đốt dầm.
- Đốt trên đỉnh trụ Ko dài 12m.
- Các đốt từ K1 đến K4 dài 3m.
- Các đốt từ K5 đến K12 dài 4m.
- Đốt hợp long giữa và hợp long biên dài 2m.
II.1.2 Xác đònh chiều cao đáy dầm tại các mặt cắt
:
- Vì chiều cao dầm thay đổi từ 5.5m đến 2,5m, do đó đáy dầm sẽ biến đổi
theo đường cong.
- Ta bỏ qua đốt hợp long và đoạn đỉnh trụ vì có đáy hộp nằm ngang. Khi đó
cung Parabol ta coi như cắt trục hoành tại hai điểm là A
1
(0;0) và A
2
(97;0) và
đi qua điểm đỉnh của Parabol là (48.5;3).
- Ta có phương trình đường cong đáy hộp là : y = a
2
+ bx + c
A2(48.5;3)
x

y
A1(0;0)

- Theo đònh lý Vi ét thì nghiệm của phương trình thỏa mãn :
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
=×
−=+
a
c
xx
a
b
xx
21
21

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 15 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
- Với x
1
= 0,x

2
= 97 =>
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
=⇒=
−=⇒=−
00
)1(9797
c
a
c
ab
a
b

- Tại đỉnh Parabol, ta có :
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
−=
−=

∆
−=
a
b
x
a
b
a
y
2
44
2

- Vậy ta có : y = -b
2
/4a = 3 =>b
2
= -12a (2)
- Thay (1) vào (2), ta được : (-97a)
2
+ 12a = 0
⎢
⎣
⎡
=⇒−=
=
⇒
123711.0001275.0
)(0
ba

loaia

- Ta được đường cong đáy dầm : y = -0.001275x
2
+ 0.123711x
=>Tương tự như vậy, ta tìm được đường cong mặt trên bản đáy là :
y’ = -0.001084x
2
+ 0.105155x
II.2 Các kích thước cơ bản cuả mặt cắt dầm :
Dựa vào đường cong đáy dầm, ta xác đònh được các kích thước cơ bản của
các mặt cắt dầm như sau :
S13S12S11S10S9S8S7S6S5
S4
S3S2S1S0
hl
K12
K11
K10
K9K8
K7
K6
K5
K4
K3
K2
K1
K0
3000

Vò trí các mặt cắt.

Mặt cắt K.c lẻ (m) y (m) y’ (m)
Chiều cao
dầm (m)
Chiều dày
bản đáy(m)
S0 0.00 0.00 0.00 5.50 0.90
S1 4.50 0.53 0.45 4.97 0.82
S2 3.00 0.86 0.73 4.64 0.77
S3 3.00 1.16 0.98 4.34 0.73
S4 3.00 1.44 1.22 4.06 0.68
S5 3.00 1.69 1.44 3.81 0.65
S6 4.00 2.00 1.70 3.50 0.60
S7 4.00 2.27 1.93 3.23 0.56
S8 4.00 2.49 2.12 3.01 0.53
S9 4.00 2.67 2.27 2.83 0.50
S10 4.00 2.82 2.39 2.68 0.48
S11 4.00 2.92 2.48 2.58 0.46
S12 4.00 2.98 2.53 2.52 0.45
S13 4.00 3.00 2.55 2.50 0.45
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 16 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
II.3 Tính toán sơ bộ đặc trưng hình học các mặt cắt :
Sử dụng chương trình Midas 6.3.0 để tính đặc trưng hình học của các mặt cắt.
Kết quả như sau :

MC
L
(m)
H
(m)
H
d

(m)
B
d
(m) F (m
2
) J (m
4
) Y
b
(cm)
S0 5.50 0.90 7.8 15.18 16.09 2.84
S1 4.50 4.97 0.82 7.8 14.32 14.16 2.60
S2 3.00 4.64 0.77 7.8 13.79 12.92 2.46
S3 3.00 4.34 0.73 7.8 13.29 11.79 2.33
S4 3.00 4.06 0.68 7.8 12.82 10.63 2.20
S5 3.00 3.81 0.65 7.8 12.39 9.65 2.08
S6 4.00 3.50 0.60 7.8 11.88 8.55 1.94
S7 4.00 3.23 0.56 7.8 11.42 7.64 1.81
S8 4.00 3.01 0.53 7.8 11.04 6.85 1.70
S9 4.00 2.83 0.50 7.8 10.73 6.25 1.61
S10 4.00 2.68 0.48 7.8 10.48 5.79 1.54
S11 4.00 2.58 0.46 7.8 10.31 5.46 1.48

S12 4.00 2.52 0.45 7.8 10.21 5.29 1.45
S13 4.00 2.50 0.45 7.8 10.19 5.24 1.43
L : chiều dài đốt. B
đ
: chiều rộng đáy dầm.
H : chiều cao mặt cắt. F : diện tích mặt cắt.
H
d
: chiều dày bản đáy. J : mômen quán tính của mặt cắt.
Y
b
: khoảng cách từ trọng tâm đến đáy dầm.
II.4 Xác đònh tònh tải giai đoạn I và giai đoạn II :
II.4.1 Tónh tải giai đoạn I :

Trong giai đoạn I, tónh tải tác dụng là trọng lượng bản thân dầm và các thiết
bò thi công. Việc tính toán được qui về giá trò rải đều trên toàn kết cấu. Cơ sở
tính toán : tính diện tích trung bình cho từng đốt dầm, từ đó xác đònh trọng
lượng của từng đốt.
Tên
đốt
MC
Delta x
(m)
F
MC

(m
2
)

L
đốt

(m)
F
tb
đốt
(m
2
)
P đốt
(kN)
DC1
tc

(kN/m)
S0 0.00 15.180
k0 6.00 14.750 2212.500 368.750
S1 4.50 14.320
k1 3.00 14.055 1054.125 351.375
S2 3.00 13.790
k2 3.00 13.540 1015.500 338.500
S3 3.00 13.290
k3 3.00 13.055 979.125 326.375
k4
S4 3.00 12.820
3.00 12.605 945.375 315.125
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 17 -

SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
S5 3.00 12.390
k5 4.00 12.135 1213.500 303.375
S6 4.00 11.880
k6 4.00 11.650 1165.000 291.250
S7 4.00 11.420
k7 4.00 11.230 1123.000 280.750
S8 4.00 11.040
k8 4.00 10.885 1088.500 272.125
S9 4.00 10.730
k9 4.00 10.605 1060.500 265.125
S10 4.00 10.480
k10 4.00 10.395 1039.500 259.875
S11 4.00 10.310
k11 4.00 10.260 1026.000 256.500
S12 4.00 10.210
k12 4.00 10.200 1020.000 255.000
S13 4.00 10.190
HL
S14 2.00 10.190
2.00 10.190 509.500 254.750
Tổng 15452.125 4138.875
Tónh tải giai đoạn I (tónh tải giai đoạn I được tính với giá trò trung bình) :
Vậy DC = 15452.13 × 2 = 30904.26kN
DC
tt
= 1.25×30904.26 = 38630.33kN
II.4.2 Tónh tải giai đoạn II :
Tónh tải giai đoạn II gồm các bộ phận sau :

Trọng lượng lớp phủ mặt cầu :
- Lớp bê tông át phan.
- Lớp bê tông bảo vệ.
- Lớp phòng nước.
- Lớp bê tông tạo dốc.
Hệ số vượt tải là : n = 1.5. Kết quả tính toán ở bảng sau :

Tên gọi Chiều dày(cm) DW
i
tc
(kN/m) DW
i
tt
(kN/m)
Lớp BT atphan 5 13.225 19.84
Lớp BT bảo vệ 3 7.935 11.91
Lớp BT phòng nước 2 3.45 5.18
Lớp BT tạo dốc 1.5 2.59 3.89
Tổng 11.5 27.2 40.82

Trọng lượng gờ chắn, lan can :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 18 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
- Theo tiêu chuẩn ASSHTO, ta chọn lan can gồm hai phần, phần dưới bằng bê
tông cốt thép có chiều dày bằng 50cm, phần trên bằng thép có các thanh chữ
nhật với kích thước 15 × 30 × 70(cm) đỡ hai ống thép D = 100cm. Toàn bộ lan
can có chiều cao bằng 1,2m.

• Tính trọng lượng chân lan can :
+ Chiều rộng chân lan can : 50cm.
+ Chiều cao chân lan can : 50cm.
+ Trọng lượng rải đều phần chân lan can : 6.25kN/m
• Tính trọng lượng cột lan can và tay vòn :
+ Trọng lượng một cột lan can : 0.28kN
+ Khoảng cách bố trí các cột lan can : 3m.
+ Trọng lượng rải đều của cột lan can : 0.21kN/m
+ Trọng lượng rải đều của phần tay vòn : 0.7kN/m
+ Trọng lượng rải đều của lan can và tay vòn : 0.91kN/m
⇒ Trọng lượng rải đều của gờ chắn và lan can :
DW
gc+lc
= 7.16kN/m
⇒ DW
tt
gc+lc
= 1.5×7.16 = 10.74kN/m
⇒ Tónh tải giai đoạn II :
DW
tt
= 40.82 + 10.74 = 51.56kN/m.
II.5 Quan điểm tính toán nội lực và tính toán bố trí cốt thép DƯL :
II.5.1 Tính toán nội lực :

- Nội lực để tính toán cầu dầm BTCT DƯL liên tục đúc hẫng cân bằng là
mômen uốn M
i
và lực cắt Q
i

tại các mặt cắt cuối đốt đúc.
- Nguyên tắc tính toán :
 Sự làm việc của dầm liên tục đúc hẫng phụ thuộc vào biện pháp công
nghệ thi công. Cụ thể là trình tự hợp long và thời điểm hạ kết cấu nhòp xuống
gối chính.
 Mỗi loại tải trọng tác dụng lên kết cấu nhòp theo một sơ đồ tính toán
riêng. Vì vậy, lập sơ đồ tính của kết cấu nhòp căn cứ theo trạng thái tác dụng của
từng loại tải trọng và xác đònh nội lực trong từng sơ đồ riêng theo nguyên lý độc
lập tác dụng. Sau đó tổ hợp các giá trò nội lực theo nguyên lý cộng tác dụng.
- Phương pháp tính toán :
+ Đối với sơ đồ tónh đònh có thể tính theo :
 Cách 1 : theo sơ đồ tính toán đã xây dựng, lập các công thức tính nội lực
và chuyển vò theo các công thức của cơ học kết cấu.
 Sử dụng chương trình Midas 6.3.0 để phân tích và tính nội lực.
+ Đối với sơ đồ siêu tónh : có hai cách tính
 Cách 1 : Sử dụng chương trình Midas theo sơ đồ phẳng để được các đường
ảnh hưởng. Sau đó chất tải lên đường ảnh hưởng để xây dựng biểu đồ bao nội lực.
 Cách 2 : sử dụng chương trình Midas.

Ø100
Ø100
400
150
700
200
200
500
100
500
300

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 19 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG

II.5.2 Xác đònh các sơ đồ tính của kết cấu nhòp để tính toán nội lực :

Với phương pháp thi công đúc hẫng, xin đưa ra trình tự thi công cơ bản sau :
- Thi công đúc hẫng cân bằng kết cấu nhòp từ trụ, đoạn nhòp biên thi công
một phần trên đà giáo cố đònh.
- Tiến hành hợp long nhòp biên.
- Hợp long nhòp giữa sau khi đã hạ kết cấu nhòp xuống gối chính.
Sơ đồ các tải trọng tương ứng theo các giai đoạn thi công kết cấu nhòp chính :
 Thi công đúc hẫng cân bằng từ trụ :


 Đổ bê tông xong đốt hợp long biên nhưng bê tông vẫn chưa đông cứng :

FT/2 FT/2
HL/2 HL/2

 Hợp long nhòp biên và bê tông đã đông cứng:

FT/2 FT/2,
DC + CLL

 Hạ kết cấu nhòp :

M

 Hợp long nhòp giữa nhưng bê tông chưa đông cứng :

FT/2
FT/2
HL/2
HL/2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 20 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
 Hợp long nhip giữa và bê tông đã đông cứng :
CLL
FT/2
FT/2

 Sơ đồ kết cấu nhòp trong giai đoạn sử dụng :

Sơ đồ : dầm liên tục 3 nhòp


Với phương pháp thi công hợp longnhòp biên trên đà giáo thì ta nhận thấy nội
lực của sơ đồ thi công hợp long nhòp biên và sơ đồ dỡ tải trọng thi công nhòp
biên gần như triệt tiêu nhau. Do đó với phương pháp tính gần đúng, ta tổ hợp
các sơ đồ trên lại để tính toán.
Ta có sơ đồ tính toán nội lực cầu dầm liên tục 3 nhòp đúc hẫng theo công
nghệ hợp long trên đà giáo trước, hợp long nhòp giữa sau khi đã hạ kết cấu

nhòp xuống gối chính với các tải trọng tương ứng.
 Sơ đồ 1 :
sơ đồ dầm giản đơn nút thừa chòu các loại tải trọng : DC,
CLL, 1/2FT, 1/2HL theo chiều trọng lực.
 Sơ đồ 2
: sơ đồ liên tục 3 nhòp chòu các loại tải trọng : FT, CLL, HL,
VK theo chiều ngược với trọng lực.
 Sơ đồ 3
: dầm liên tục chòu các loại tải trọng : DW và hoạt tải.
Trong đó : DC : tải trọng bant thân. HL : tải trong đốt hợp long.
FT : tải trọng xe đúc. VK : tải trọng ván khuôn.
CLL : tải trọng thi công. DW : tải trọng giai đoạn II.
Đặc điểm của dầm thi công theo công nghệ này là tải trong thi công được xét
như tổ hợp chính và cộng tác dụng đến kết cấu trong cả giai đoạn khai thác.
Đối với tónh tả và tả trọng thi công thì tiến hành lập biểu đồ nội lực. Đối với
hoạt tải phải xây dựng đường bao. Giá trò nội lực dùng cho tính toán là đường
bao tổng hợp cộng đại số theo từng mặt cắt từ đường bao nội lực do hoạt tải và
biểu đồ nội lực do tónh tả và tải trọng thi công.
II.6 Tính nội lực và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ tong giai đoạn thi công :
II.6.1 Tính nội lực (mômen) :

- Nội lực mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công do :
+ Trọng lượng các đốt đúc.
+ Tải trọng xe đúc : P
xe
= 800kN.
+ Tả trọng thi công : q
TC
= 0.24kN/m
2

.
- Dùng chương trình Midas để mô hình hóa kết cấu, ta xác đònh được biểu
đồ mômen như sau :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 21 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG


- Giá trò mômen của mặt cắt đỉnh trụ khi thi công là : M
tt
= 365234.64kN.
II.6.2 Tính nội lực và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công :
Xác đònh bề rông bản cánh hữu hiệu b
e
theo Điều 4.6.2.6.2 :
Các dầm hộp và dầm bê tông phần đoạn và các dầm hộp đúc tại chỗ có giả
thiết bề rộng bản cánh hữu hiệu bằng bề rộng bản cánh thực nếu như :
b ≤ 0.1l
i

b ≤ 3d
0

Trong đó : d
o
là chiều cao kết cấu nhòp.
L
i

là chiều dài nhòp qui ước.
Đối với dầm liên tục thì : l
i
= 0.8l đối với nhòp giữa
l
i
= 0.6l đối với nhòp biên.
Đối với mặt cắt trên đỉnh trụ, ta có l
i
= 0.8×70000 = 56000m
b : chiều rộng thực của bản cánh tính từ bản bụng dầm ra mỗi phía, nghóa là
b
1
, b
2
, b
3
trong bản vẽ (mm):
5500
b2=3350b2=3350
b1=2350
b1=2350
3350 3350

Ta có : b1 = 2350mm, b2= 3350mm, b3 = 2611mm.
Kiểm tra điều kiện, ta thấy :
b1, b2, b3 < 0.1×56000 = 5600.
b1, b2, b3 < 3×d
o
= 3×5500 = 16500.

Vậy bề rộng bản cánh hữu hiệu ( b
e
) = bề rộng thực của bản cánh chòu
nén.
Qui tắc đổi mặt cắt hộp đỉnh trụ về mặt cắt chữ T, ta được :
Nguyên tắc qui đổi :
- Giữ nguyên chiều cao dầm chủ.
- Giữ nguyên diện tích mặt cắt dầm chủ.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 22 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
5500
1100
420
920
TTH
M
7800

Xác đònh vò trí trục trung hòa của mặt cắt :
- Giả sử trục trung hòa đi qua mép dưới của bản cánh, khi đó ta có a = h.f
- Lấy tổng mômen đối với trọng tâm cốt thép DƯL, ta có :
+ Nếu M
tt
< M
c
=> thì trục trung hòa đi qua bản cánh. Khi đó, ta tính theo
các công thức của mặt cắt chữ nhật.

+ Nếu M
tt
< M
c
=> thì trục trung hòa đi qua sườn dầm. Khi đó, ta tính theo
các công thức của mặt cắt chữ T.
- Xác đònh chiều cao vùng chòu nén : c = a/β
1
.
Tính diện tích cốt thép DƯL cần thiết :
py
u
ps
fh
M
A
85.09.0 ×
=

Trong đó :
- A
ps
: diện tích cốt thép DƯL.
- M
u
: mômen tính toán.
- d
b
: khoảng cách từ thớ chòu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép DƯL.
- f’c : cường độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’

c
= 50Mpa (bê tông mác 500).
- b : bề rộng mặt cắt chòu nén.
- b
w
: bề dày bản bụng.
- h
f
: chiều dày cánh chòu nén ( qui đổi về mặt cắt chữ T):
- β
1
: hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, β
1
= 0.85 (theo điều 5.7.2.2
22TCN272-05).
- f
pu
: cường độ chòu kéo của thép DƯL, f
pu
= 1860Mpa.
- f
pv
: giới hạn chảy của cốt thép DƯL, f
pv
= 85%f
pu
= 1581Mpa(bó 19tao).
- c : khoảng cách từ thớ chòu nén ngoài cùng đến TTH với giả thiết là thép
DƯL đã bò chảy dẻo.
- a = c.β

1
: chiều dày khối ứng suất tương đương.
- f
ps
: ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL ở suất kháng uốn danh đònh
tính theo 5.7.3.1.1-1.
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
++==
2
h
- dhb.β85f,0)d (d.fA)'d (d.fAM M
f
pf1
'
cPSySspy
'
S
tt
C
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜

⎝
⎛
⋅=
p
pups
d
c
k - 1f f

f
f
- 1.04. 2 k
pu
py
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 23 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
- Hàm lượng cốt thép thường và cốt thép DƯL phải được giới hạn sao cho :
c/d

p
< 0.42 với d
c
làkhoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chòu nén ngoài
cùng đến trọng tâm của cốt thép chòu kéo (mm).
Bảng tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công.

Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trò Đơn vò
Tổng giá trò mômen tại mặt cắt đỉnh trụ M
tt
365234.64 kN
Chiều cao mặt cắt h 5.5 m
Chiều cao bố trí cốt thép DƯL a
tp
0.2 m
Chiều cao có hiệu của mặt cắt d
p
5.3 m
Bề rộng bản cánh chòu kéo b
k
12.5 m
Chiều dày bản cánh chòu kéo h
k
0.42 m
Bề rộng bản cánh chòu nén b 5.8 m
Bè dày bản cánh chòu nén h
f
0.93 m
Bề dày bản bụng b
w

1.1 m
Cốt thép chòu kéo

Đường kính cốt thép d 0.02 m
Diện tích một thanh a
s
0.000314 m2
Chiều cao bố trí cốt thép thường chòu kéo a
ts
0.15 m
Khoảng cách đến mép chòu nén ngoài
cùng
d
s
5.35 m
Khoảng cách bố trí @ 0.2 m
Số thanh thép trên một lưới n
th
61 Thanh
Số lưới thép chòu kéo bố trí n
luoi
2 lưới
Tổng diện tích thường chòu kéo A
s
0.0386 m
2
Cốt thép thường chòu nén

Đường kính cốt thép d 0.02 m
Diện tích một thanh a’

s
0.00031 m
2
Chiều cao bố trí cốt thép thường chòu nén a’
ts
0.46 m
Khoảng cách đến mép chòu nén ngoài
cùng
d’
s
0.46 m
Khoảng cách bố trí @ 0.2 m
Số thanh thép trên một lưới n
th
28 Thanh
Số lưới thép chòu nén bố trí n
luoi
2 lưới
Tổng diện tích thép thường chòu nén A’
s
0.0176 m
2
Xác đònh vò trí TTH

Mô men quán tính bản cánh M
c
925290 kN.m
Vò trí TTH TTH Qua cánh
Tính toán cốt thép DƯL

Chiều dày khối ứng suất tương đương a 0.32 m
Chiều cao vùng chòu nén c 0.41 m
Tỉ số c/d
c
c/d
p
0.077<0.42 Đạt
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ
GVHD
: HỒ VIỆT LONG - 24 -
SVTH
: TRẦN QUANG PHONG
Ứng suất trung bình trong thép DƯL f
ps
17.81×10
5
kN/m
2
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết A
ps
0.0309 m
2

Số bó thép DƯL cần thiết n
bo
16.29 Bó
Số bó chọn bố trí n 28 Bó
Diện tích cốt thép DƯL bố trí A
ps
0.047 m

2
Kết luận : bố trí cốt thép DƯL giai đoạn thi công
- Số bó thép DƯL là : n = 28 bó loại 19 tao 15.2mm.
- Diện tích cốt thép bố trí : A
ps
= 0.047m
2
.
II.6.3 Tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công :
Xác đònh vò trí TTH của mặt cắt :
- Giả thiết TTH đi qua mép dưới của bản cánh, khi đó mặt cắt làm việc
giống như mặt cắt chữ nhật. Ta tính hai giá trò :
+ Lực nén trong bản dầm : N
1TC
= 0.85b
1
f’
c.
.b.h
f
= 183864kN.
+ Lực kéo trong cốt thép DƯL (với giả thiết bỏ qua lực kéo trong cốt thép
thường) : N
2TC
= A
ps
.f
ps
= 50866kN.
Nếu N

1SD
> N
2SD
: TTH đi qua bản cánh => tính toán theo công thức của mặt
cắt chữ nhật.
Nếu N
1TC
< N
2TC
: TTH đi qua sườn => tính toán theo công thức của mặt cắt
chữ T.
 TTH đi qua bản cánh.
Các công thức tính duyệt mặt cắt :
- Công thức tính chiều cao vùng chòu nén ( tính theo công thức mặt cắt chữ
nhật) :



- Công thức tính mômen kháng uốn danh đònh của mặt cắt ( tính theo công
thức của mặt cắt chữ nhật ) :
- Công thức tính sức kháng uốn của mặt cắt : M
r
= ϕ.M
n

Trong đó :
+ ϕ : hệ số sức kháng, lấy ϕ = 1.
+ A
ps
: diện tích cốt thép DƯL.

+ d
b
: khoảng cách từ thớ chòu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép DƯL.
+ f’
c
: cường độ của bê tông tuổi 28 ngày, f’
c
= 50Mpa.
+ b : bề rộng mặt cắt chòu nén.
+ b
w
: bề dày bản bụng.
+ h
f
: chiều dày cánh chòu nén.
+ β
1
: hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, β
1
= 0.85
+ f
pu
: cường độ chòu kéo của cốt thép dự ứng lực, f
pu
= 1860Mpa.
p
pu
ps1
'
c

pups
d
f
kA .b.β0,85.f
'.A.AfA
c
+
−
+
=
ySyS
ff
)
2
'.('.)
2
.(.
2
a
- dfA M
ppspsn
a
dfA
a
dfA
SySSyS
−−−+
⎟
⎠
⎞

⎜
⎝
⎛
=