đồ án tốt nghiệp báo cáo nghiên cứu khả thi cầu măng thí

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI
CẦU MĂNG THÍT
Chơng 1 Giới thiệu chung
I.1. Mở đầu
Cầu Măng Thít nằm tại Km21+548 QL53, thuộc địa phận xã Tân Long Hội, huyện
Măng Thít, tỉnh Vĩnh Long, trong phạm vi quản lý của công ty QL&SCĐB 717- Khu quản lý
Đờng bộ VII. Cầu đợc xây dựng để đáp ứng nhu cầu giao thông, giao lu về kinh tế, xã hội
giữa hai tỉnh Vĩnh Long và Trà Vinh. Đồng thời góp phần vào mạng lới giao thông chung
của khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Cầu bắc qua sông Măng Thít, là một tuyến đờng thuỷ chính ở khu vực Nam Bộ. Cấp
hạng đờng thuỷ của sông đợc Bộ GTVT xác định là sông cấp I. Lu thông đờng thuỷ diễn ra
quanh năm với mật độ cao và nhiều phơng tiện thuỷ có tải trọng lớn.
I.2. Đặc điểm điều kiện tự nhiên
I.2.1. địa hình
Địa hình khu vực cầu mang đặc trng của ĐBSCL: hai bờ sông là khu dân c và vờn cây
ăn quả. Bề mặt địa hình thờng bị phân cắt bởi hệ thống các kênh rạch tự nhiên và kênh mơng
thuỷ lợi. Sông Măng Thít có lòng sông tại khu vực đầu cầu tơng đối thoải, độ dốc hớng ra h-
ớng sông khoảng 10%, tại khu vực giữa sông độ dốc này khoảng 20%. Lòng sông rộng và
thoáng, tàu thuyền lu thông qua công trình thờng xuyên.
I.2.2. khí tợng - thủy văn.
Chế độ thuỷ văn của sông Măng Thít là chế độ bán nhật triều, chịu ảnh hởng của triều
cờng biển Đông. Mức nớc cao xuất hiện vào mùa ma trong khoảng từ tháng 4 đến tháng 11,
trong đó mức nớc cao nhất xuất hiện vào khoảng tháng 8 đến tháng 10. Mức nớc thấp xuất
hiện vào mùa khô trong những tháng còn lại trong năm, trong đó mức nớc thấp nhất xuất
hiện vào khoảng tháng 1 đến tháng 2. Dới đây là một số số liệu thu nhập trong quá trình
khảo sát:
- Mức nớc cao nhất tần suất 1% :+3.0m;
- Mức nớc thông thuyền tần suất 5% :+2.1m;
- Mức nớc thấp nhất tần suất 99% :-2.5m;
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

2
- Biên độ triều trung bình trong ngày: 2.0m;
- Lu tốc mặt lớn nhất : 2.5m/s;
- Lu tốc mặt trung bình : 1.8m/s;
- Hệ cao độ : lấy theo hệ cao độ giả định.
Lòng, bờ sông hai bên hiện khá ổn định, không có hiện tợng xói lở, dịch chuyển bờ.
I. 2.3. Điều kiện địa chất .
Dựa vào các kết quả khoan thăm dò, thí nghiệm hiện trờng, có thể phân chia địa tầng
khu vực dự kiến xây dựng cầu Măng Thít thành các lớp đất từ trên xuống nh sau:
Lớp 1 : Bùn sét pha cát, màu xám đen, xám xanh lẫn tàn tích hữu cơ có trạng thái
chảy. Bề dày lớp từ 12m [lỗ khoan 2(LK2)] đến 19m (LK4). (Độ sệt B= 0.8)
Lớp 2 : Bùn sét màu xám đen, xám xanh, trạng thái dẻo chảy. Bề dày lớp từ 10m
(LK7) đến 22m (LK5). (Độ sệt B= 0.5)
Lớp 3 : Sét pha cát, xám đen, xám xanh trạng thái dẻo cứng. Bề dày lớp từ 14m
(LK5) đến 20m (LK2). (Độ sệt B= 0.4)
Lớp 4 : Sét, trạng thái cứng, kết cấu chặt, xuất hiện ở độ sâu khoảng 54m. (Độ sệt
B=0.4)
I.2.4. nhận xét và kiến nghị
Từ số liệu địa chất đã khảo sát đợc (trình bày ở trên), có thể rút ra một số nhận xét nh
sau:
Địa tầng khu vực có cấu trúc khá đơn giản, bao gồm các thành tạo có nguồn gốc
trầm tích sông và sông biển, trong đó: lớp 1, lớp 2 là lớp đất yếu. Lớp 3 có sức chịu tải
trung bình. Lớp sét số 4 có sức chịu tải khá cao nhng nằm tại độ sâu khá lớn nên kiến
nghị sử dụng giải pháp móng cọc với công nghệ cọc khoan nhồi BTCT cho móng trụ,
mố trong đó mũi cọc đặt trong tầng sét (lớp số 4).
Lu thông đờng thuỷ diễn ra quanh năm với mật độ cao và nhiều phơng tiện thuỷ có tải
trọng lớn. Vì vậy khi tiến hành thi công các hạng mục dới nớc cần phải đặc biệt lu ý đến biện
pháp đảm bảo an toàn và tránh gây ách tắc giao thông đờng thủy.
Có thể thực hiện thi công quanh năm, riêng trong khoảng thời từ tháng 8 đến tháng 10

Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

3
cần hạn chế thi công các công việc của phần móng ngập dới nớc do lũ lớn, ma to kéo dài.
Với lớp đất bề mặt lòng sông bùn sét, việc thi công kết cấu phụ trợ dùng cho kết cấu
ngập dới nớc nh: thùng chụp hoặc khung vây cọc ván thép, đổ bê tông bịt đáy sẽ phức tạp
hơn.
Chơng 2 thiết kế các phơng án cầu
II.1. tiêu chuẩn kỹ thuật và qui mô
Qui trình thiết kế:
Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-01 Bộ GTVT.
Tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô TCVN 4054-98.
Tiêu chuẩn thiết kế áo đờng mềm 22TCN 211-95.
Quy trình khảo sát đờng ô tô 22TCN 263-2000.
Khổ cầu: K8 + 2 x 1.5m.
Khổ thông thuyền (sông cấp I):
Chiều cao thông thuyền: 10m, chiều rộng thông thuyền: 80m. Độ dốc dọc tối
đa trên cầu i
max
= 4%.
Bán kính đờng cong bằng R
min
=250m, bán kính đờng cong đứng Rmin
lồi=4000m.
II.2. Đánh giá các điều kiện địa phơng:
Phân tích các điều kiện địa phơng, ta thấy có một số nhận xét sau:
Về địa chất: lớp đất tốt nằm khá sâu (trên 50m), nên loại móng cọc khoan nhồi sẽ là sự
lựa chọn hợp lý.
Về thuỷ văn: mực nớc thi công là khá sâu (13-21m); do đó móng trụ dới nớc sẽ dùng
loại đài cao để thuận tiện cho công tác thi công và đảm bảo tính kinh tế. Do mực nớc sâu nh

Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

4
vậy nên cũng cần sử dụng các nhịp lớn để vợt sông, tránh phải làm nhiều trụ dới nớc.
Khổ thông thuyền rộng B = 80m (sông cấp I). Do vậy, dự kiến phần cầu qua sông sẽ
phải chọn những loại kết cấu có khả năng vợt nhịp lớn nh cầu liên tục, cầu dây văng, cầu
giàn thép, Còn đối với phần cầu trên cạn điều kiện thi công tơng đối thuận lợi, không có
yêu cầu về tĩnh không dới cầu, dự kiến sẽ chọn kết cấu nhịp đơn giản, BTCT lắp ghép và bán
lắp ghép.
II.3. lập phơng án kết cấu cầu.
II.3.1. nguyên tắc lập phơng án kết cấu cầu:
Để lập các phơng án kết cấu, cần dựa vào những điều kiện cơ bản sau:
Kết cấu nhịp :
Thoả mãn điều kiện thông thuyền, gần với nhịp kinh tế.
Có khả năng định hình cao.
Phù hợp với khả năng thi công.
Chọn loại mố trụ:
Phù hợp với loại kết cấu nhịp, chiều dài nhịp.
Chiều cao đất đắp trên mố.
Đảm bảo khả năng thoát nớc
Đảm bảo tính mỹ quan.
Thuận lợi cho thi công.
Lập phơng án nền móng:
Đặc điểm địa chất.
Tính kinh tế.
Khả năng thi công.
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

5
II.3.2. Các phơng án kết cấu cầu:

II.3.2.1. Phơng án 1:cầu liên tục
(Khối lợng của phơng án đợc tính trong phần phụ lục).
Cầu đợc xây dựng vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT DƯL.
Sơ đồ cầu 2x40m + 80m + 3x130m + 80m + 2x40m, chiều dài toàn cầu
Lc=720,5m. Tổng bề rộng cầu B=12,4m (mép ngoài lan can).
a - Phần cầu chính :
Kết cấu: cầu dầm liên tục BTCT DƯL (80+3x130+80)m
Dầm chủ: tiết diện hình hộp, chiều cao tại trụ 7.0m, tại giữa nhịp 3.5m, thi công
theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng.
Trụ cầu: dùng kết cấu trụ đặc bằng bê tông cốt thép, hai đầu hình bán nguyệt.
Móng trụ: dùng móng cọc khoan nhồi đờng kính 1.5m.
Mặt cắt ngang phần cầu liên tục:
1050
1200
4799/2
1
6
2650 1500
6
0
0
12400/2
1500 200
8000/2
2%
4
0
0
2%
8000/2

280
200
12400/2
3500
6
1
250
500
250
300
2970
1/2 MC tại trụ 1/2 MC giữa nhịp
500
100
7000
1500
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

6
MÆt c¾t ngang phÇn cÇu dÉn:
40
12400
2040 2040
5700
200
40
2%
40
20402040 2040
2%

150
40
200
40
5700
1001000
600830
500
1000100
150
500
ThÇy híng dÉn: T.S NguyÔn V¨n Mîi SVTH: Vò V¨n TiÒn

7
b -Phần cầu dẫn:
Kết cấu: dầm giản đơn SuperT, L=40m, bằng BTCT DƯL căng trớc.
Mặt cắt ngang gồm 6 dầm chủ chiều cao không đổi là 1.75m, khoảng cách các
dầm là 2.04m.
Mố : dùng mố chữ U, bằng BTCT đổ tại chỗ.
Trụ cầu dẫn: trụ đặc bằng BTCT, hai đầu hình bán nguyệt, xà mũ có tai che
phần chuyển tiếp giữa các nhịp trên trụ.
Móng mố, trụ cầu dẫn: dùng móng cọc khoan nhồi, đờng kính 1m.
II.3.2.2. Phơng án 2:cầu dây văng
(Khối lợng của phơng án đợc tính trong phần phụ lục).
Cầu đợc xây dựng vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT DƯL.
Sơ đồ cầu 3x40+117+240+117+3x40m , chiều dài toàn cầu Lc = 724.6 m.
Tổng bề rộng cầu B=13.6m (mép ngoài lan can).
a - Phần cầu chính :
Kết cấu: là loại cầu dây văng 3 nhịp (117+240+117)m .
Dầm chủ: bằng BTCT kiểu hai phiến dầm dọc biên .Chiều cao dầm 1.6m (tại

mép ngoài), bản mặt cầu dày 0.22m, khoảng cách giữa các dầm ngang là 6.5m.
Dầm chủ đợc thi công đúc hẫng từ tháp ra và hợp long tại giữa nhịp giữa.
Tiết diện: diện tích tiết diện dầm chủ cần thoả mãn điều kiện:
R
kS
A
max

trong đó:
S
max
: là lực dọc tính toán lớn nhất trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải; đợc tính cho
tiết diện dầm trên tháp, do các dây văng truyền vào, S
max
= 2401.5T (tính ở phần chọn dây
văng bên dứơi).
R: là cờng độ tính toán của vật liệu dầm chủ = 2400(T/m
2
)
k : là hệ số kể đến ảnh hởng mômen uốn và ảnh hởng uốn dọc.
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

8
Diện tích tiết diện 1 nhánh dầm là: 3.03m
2
.
Kiểm tra:
R = 2,400 T/m2
k = 2
S

max
(tính ở phần chọn dây) = 2,401.5 T
A = 2.00 m2 < 3.03 :Đạt
Tháp cầu: do khổ cầu khá nhỏ (8+2x1.5m) làm cho kết cấu có độ ổn định khí
động kém nên dùng tháp dạng chữ A, có u điểm là độ cứng tháp theo phơng
ngang lớn, mặt phẳng dây xiên tăng ổn định cho kết cấu nhịp khi chịu tải trọng
ngang cầu.
Mặt cắt ngang dầm chủ:
2%
2641170
1500850 250 200
2%
2201516
9400 1000
400
600
1100
13600
8000 1500 250200 850
1000450
1600
1100
400
1000
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

9
Th¸p cÇu:
ThÇy híng dÉn: T.S NguyÔn V¨n Mîi SVTH: Vò V¨n TiÒn

10
28000
2
0
0
0
14731
3
3
2
0
0
0
90040009831
4500
4 - 4
2000
1
14000
1000
2
2
0
0
0
2
0
0
0
2000

58000
1
2
1000
3 - 3
500
72731
40000
500
3800
2000
1000
2000
500 500
18001000
2 - 2
1000
2000
3800
R
5
1
1
4000
1 - 1
4000
10001800
3800
ThÇy híng dÉn: T.S NguyÔn V¨n Mîi SVTH: Vò V¨n TiÒn

11
Diện tích tối thiểu của tháp có thể xác định theo công thức:
A
t
=
( ) ( )
( ) ( ) ( )
1
1
2
21
1
1
2
1
2
1
sin4
42
2sin5.0
2
22
lxR
xlPllxpg
lR
lP
l
l
l
lpg

tt
ì
+++
=
ììì
ìì+






+ì






+ì+




Trong đó :
A
t
: Diện tích 1 cột tháp (tháp 2 cột).
g , p :Tĩnh tải và hoạt tải (tải trọng làn) tác dụng đều trên một giàn dây.
l

1
, l
2
: Chiều dài nhịp biên và chiều dài nhịp chính l
1
= 117m, l
2
= 240m.
R
t
:Cờng độ vật liệu làm tháp, Bê tông mác 400 có R
tt
= 190kG/cm
2
.
: Góc nghiêng của chân tháp so với phơng ngang, = 90
o
.

: Hệ số phân phối ngang của xe thiết kế đối với đah gối dầm tại tháp.
P :Tải trọng xe thiết kế, thay 3 trục xe bằng 1 lực P gần đúng nh sau:
Vẽ đah cho phản lực tại gối trên tháp sau đó xếp xe tính đợc:
P=(35+145)x0.9642+145x1=318.56 (KN)
Thay 3 trục xe bằng lực P có giá trị P=318.56 (KN) nh hình vẽ:

v

o

l1 l

2/2

g+

p
p



Hình 3.1: Sơ đồ tính áp lực V tai tháp:
Tĩnh tải:
Trọng lợng bản thân của hệ dầm mặt cầu:DC1
nbdcd
dgg +=
+

Diện tích tiết diện dầm (dầm chủ+bản) : 6.06m
2
mKNmT /44.145/544.144.2*06.6g
bdc
===
+
Thể tích 1 dầm ngang (dầm ngang dầy 0.25m, khoảng cách các dầm ngang 6.5m):
V
n
=(15.466x0.25)=3.867 m
3
Trọng lợng một dầm ngang: G=3.867 x2.5=9.666(T)
mKNmT /87.14/487.1

5.6
9.666
g
dn
===
mKN /31.16087.1444.145g
d
=+=
Tải trọng lớp phủ mặt cầu :DW
Chiều dầy lớp phủ:d=7cm

p
:khối lợng riêng của bê tông asphan =2.3T/m
3
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

12
mKNmT /354.18/8354.11.40.07x2.3x1g
lp
===
Tải trọng dải phân cách giữa lòng đờng với phần neo dây:DC2
mKNmT /25.6/625.052x0.125x2.g
lc
===
Phản lực tác dụng lên trụ do kết cấu nhịp cầu tác dụng lên một trụ tháp:
( )
1
2
21
.8

2.
5.0
l
llg
xP
i
i
t
+
=
Với l
1
=117m, l
2
=240m
Loại tải trọng g
i
(KN/m) P
i
t
(KN)
DC1 160.31 19240.3
DC2 6.25 750.1
DW 18.354 2202.8
Hoạt tải:
Xác định hệ số phân phối ngang:
PL
LL
200 1500 850250
0.0962

0.0481
0.3884
0.3406
1000 1100
W
12001800
200
PL
250850 1500
0.5319
0.8348
0.8189
0.7711
0.6276
1
1.0481
10001100
1800
9400
13600
8000
Hệ số phân phối ngang của tải trọng ngời PL:
( )
5.1
2
5.10481.00962.08348.00481.1
=
++
=
x

n

Hệ số phân phối ngang của tải trọng làn W:
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

13
( )
4785.3
2
63406.08189.0
=
+
=
x
W

Hệ số phân phối ngang của tải trọng xe tải thiết kế HL93:
1595.1
2
3884.05319.06276.07711.0
=
+++
=
LL

Vậy nội lực do tải trọng hoạt tải :
( )
xeLL
nw
ht

t
P
l
llPLW
P ).1(
.8
2) (
1
2
21
à

++
++
=
Với PL=3KN/m, W=3.1KN/m
( )
KN
x
x
P
ht
t
36.413056.318)25.01(1595.1
1178
2401172).35.11.34785.3(
2
=ì++
+ì+ì
=

Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cờng độ I:
)75.15.125.125.1(05.1
11111
ht
t
lp
t
lc
t
dc
tt
PPPPP +++=
DC1 DC2 DW P Tổng
cộng
Hệ số vợt tải n
i
1.25 1.25 1.5 1.75
P
i
(KN) 19240.3 750.1 2202.8 4130.4
P
i
xn
i
(KN) 24050.4 937.7 3304.2 7228.1
P
1t

=1,05.

ii
xnP
(KN)
29706.9 7589.5 37296.4
Vậy ta có tĩnh tải g và hoạt tải p phân bố đều trên 1 giàn dây là:
g=29706.9/(117+120)=125.3(KN/m).
p=7589.5/(117+120)=32.0(KN/m).
Diện tích tối thiểu của 1 cột tháp cầu là:
2
1
03.4
1190005.0
4.37296
sin5.0
m
xxxxR
P
A
t
TT
t
===

Tiết diện nhỏ nhất là tiết diện 1-1 có diện tích là:
A = (3.8x2-1.8x1) = 5.8(m
2
)>4.03 => đạt.
Móng tháp: dùng móng cọc khoan nhồi đờng kính 2m.
Hệ dây văng dùng các tao song song đờng kính 15.2mm. Cáp văng đợc mạ và
bọc nhựa để chống gỉ. Các tao cáp đợc đặt trong ống HDPE bảo vệ. Khoảng

cách điển hình giữa các cáp văng tại vị trí mặt cầu là 6.5 m.
Diện tích các dây văng đợc tính sơ bộ theo công thức sau:
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

14
R
S
F
i
i
=
Trong đó :
F
i
: diện tích tiết diện dây thứ i.
S
i
: Lực dọc tính toán do tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng.
R : Cờng độ tính toán của cáp làm dây văng.
R = 0.45*R
tc
=0.45*1860=837 Mpa = 8.37(T/cm
2
).
R
tc
: Cờng độ giới hạn của vật liệu làm dây văng(1860Mpa).
Lực dọc trong dây văng thoải nhất (dây ở giữa nhịp):
( )
( )

g
g
ddpg
S

sin2
.
max
++
=
Trong đó:
g, p : tĩnh tải và hoạt tải tính toán phân bố đều trên toàn cầu tính cho một mặt
phẳng dây đã tính ở trên:
g= 12.53(T/m)
p= 3.2(T/m)
d, d
g
: chiều dài 2 khoang dầm kề dây thoải nhất(6.5m và 6.0m).

g
: góc ngiêng của dây văng thoải nhất(25
o
).
Lực dọc trong các dây còn lại trong phạm vi nhịp:
i
g
i
SS

sin
sin
max
=
Riêng dây neo là dây ở hai đầu cầu làm việc bất lợi nhất khi hoạt tải đứng kín nhịp
giữa, do đó nội lực trong dây neo xác định theo công thức :

=
+=
k
ji
i
h
i
t
SSS
0
00
cos
cos
.


Trong đó :
S
0
t
: Nội lực do tĩnh tải gây ra trong dây neo.
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

15

=
+=
k
ji
i
h
i
t
SSS
0
00
cos
cos
.


S
i
h
: nội lực do hoạt tải trong các dây tính từ dây thứ j đến dây thứ k (j, k là dây đầu và
dây cuối nhịp chính tính từ tháp cầu ra giữa sông)

i
- Góc nghiêng dây thứ i (thay đổi từ j đến k )

o
- Góc nghiêng dây neo
o

=26
o
Số tao cáp cho mỗi dây :
tao
i
i
F
F
n =
F
tao
=1.37(cm
2
) : là diện tích một tao đờng kính 15.2mm (7 sợi ỉ5).
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

16
t
ii
h
i
SSS =
pq
Sq
S
i
t
i
+
=

.
Kết quả tính và chọn tiết diện cho các dây văng:
Phần tính cho dây neo
Dây Góc(
o
) S
i
S
i
t
S
i
h
0
cos
cos


i
h
i
S
F (cm2) Số tao Chọn
Athực
(cm2)
1 26 728.8 185.3 543.5 87.08 63.4 64 87.94
18 67 106.8 85.1 21.7 9.4 12.76 9.3 10 13.74
19 59 114.7 91.4 23.3 13.4 13.70 10.0 10 13.74
20 53 123.1 98.1 25.0 16.8 14.71 10.7 11 15.11
21 48 132.3 105.4 26.9 20.0 15.81 11.5 12 16.49

22 44 141.5 112.7 28.8 23.0 16.91 12.3 13 17.86
23 40 152.9 121.8 31.1 26.5 18.27 13.3 14 19.24
24 37 163.4 130.1 33.2 29.5 19.52 14.2 15 20.61
25 35 171.4 136.5 34.9 31.8 20.48 14.9 15 20.61
26 33 180.5 143.8 36.7 34.3 21.57 15.7 16 21.98
27 32 185.5 147.8 37.7 35.6 22.17 16.1 17 23.36
28 30 196.6 156.6 40.0 38.5 23.49 17.1 18 24.73
29 29 202.8 161.5 41.3 40.1 24.23 17.6 18 24.73
30 28 209.4 166.8 42.6 41.9 25.02 18.2 19 26.11
31 27 216.6 172.5 44.1 43.7 25.87 18.8 19 26.11
32 26 224.3 178.6 45.6 45.6 26.79 19.5 20 27.48
Lực nén lớn nhất trong dầm, do các dây văng truyền vào có thể tính theo công thức:


=
32
18
max
cos
ii
SS

= 2401.5 T.
b - Phần cầu dẫn:
Dùng kết cấu nhịp đơn giản dầm Super-T giống nh phơng án 1.
II.2.2.3. Phơng án 3(cầu giàn thép 7 nhịp đơn giản)
(Khối lợng của phơng án đợc tính trong phụ lục1).
Cầu đợc xây dựng vĩnh cửu bằng thép.
Sơ đồ cầu: 7x100 (m), chiều dài toàn cầu Lc=710.6m
Tổng bề rộng cầu: B=13.4m (mép ngoài lan can).

Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

17
II.4. Thiết kế sơ bộ móng cọc:
II.4.1. Phơng án 1(cầu liên tục)
Chọn loại cọc:
Dựa vào điều kiện địa chất của khu vực (lớp đất tốt nằm ở sâu), quyết định chọn móng
cọc khoan nhồi cho tất cả các mố trụ của cầu. Với mố, trụ phần nhịp dẫn, dùng cọc D=1m;
trụ phần nhịp liên tục, dùng cọc D=1.5m.
II.4.1.1. Xác định sức chịu tải của cọc
Vật liệu:
- Bêtông mác 300# có R
n
= 125kg/cm
2
-

Cốt thép chịu lựcAII có R
a
= 2400 kg/cm
2
II.4.1.2. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
c
VL
P
= *(m
1
*m
2
* R

b
*F
b
+ R
a
*F
a
)
Trong đó :
: hệ số uốn dọc = 1
m
1
=0.85: hệ số điều kiện làm việc, do cọc đợc nhồi bêtông theo phơng đứng
m
2
: hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công m
2
= 0,7
F
b
: Diện tích tiết diện cọc (m
2
)
R
b
: Cờng độ chịu nén của bêtông cọc.
R
a
: Cờng độ của thép chịu lực.
F

a
: Diện tích cốt thép chịu lực F
a
= 3%F
b
(cm
2
).
Với cọc D=1m:

( )
)(1149785.0*03.0*24000785.0*1250*7.0*85.0*1 TP
c
VL
=+=
Với cọc D=1.5m:

( )
)(25.2585767.1*03.0*24000767.1*1250*7.0*85.0*1 TP
c
VL
=+=
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

18
II.4.1.4. Sức chịu tải của cọc theo đất nền
Số liệu địa chất:
Lớp 1 : Bùn sét pha cát, màu xám đen, xám xanh lẫn tàn tích hữu cơ có trạng thái
chảy. Bề dày lớp từ 12m (lỗ khoan 2) đến 19m (lỗ khoan 4) (Độ sệt B= 0.8).
Lớp 2 : Bùn sét màu xám đen, xám xanh, trạng thái dẻo chảy. Bề dày lớp từ 10m

(LK7) đến 22m (LK5) (Độ sệt B= 0.5).
Lớp 3 : Sét pha cát, xám đen, xám xanh trạng thái dẻo cứng. Bề dày lớp từ 14m
(LK5) đến 20m (LK2) (Độ sệt B= 0.4).
Lớp 4 : Sét, trạng thái cứng, kết cấu chặt, xuất hiện ở độ sâu khoảng 54m (Độ sệt
B= 0.4).
Sức chịu tải của cọc khoan nhồi tính theo công thức:
P =k. m (R
i
F
b
+ U m
f

i
L
i
)
Trong đó:
- P: sức chịu tải của cọc theo nền đất (T).
- k =0.7: hệ số đồng nhất của đất
- m =1: hệ số điều kiện làm việc.
- U: Chu vi tiết diện ngang cọc (m).
- m
f
: hệ số điều kiện làm việc của cọc, phụ thuộc vào phơng pháp tạo lỗ khoan và thân
cọc. Với cọc nhồi đầm rung có đóng ống vách và địa chất đã cho m
f
= 0.6
-
i

: Cờng độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc, tra bảng theo chiều
sâu trung bình ( h
i
) của lớp đất i (Bảng 6-7 tài liệu tham khảo 8)
- L
i
: Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc (m)
- R
i
- Cờng độ chịu tải của đất dới mũi cọc
Sức chịu tải theo nền đất của cọc tại mố M0 (cọc D=1m, L=51m) đợc tính nh bảng sau:
hi
m
Li
m

i
t/m
2
U
i
L
i
T
Ri
T
F
t/m
2
R

i
F
T
Um
f

i
L
i
+ R
i
F
T
P
T
10 13 0.8 32.656
25 18 3.2 180.86
41 15 5.2 244.92
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

19
52 5 5.8 91.06 475 0.785 373.0
549.5 373.0 702.69 492
Do địa chất tại khu vực làm cầu là tơng đối đồng nhất, chiều dài các cọc gần bằng
nhau, trong phần thiét kế sơ bộ, ta sẽ lấy sức chịu tải theo nền đất của cọc tại mố M0 làm kết
quả chung cho các cọc có đờng kính 1m còn lại. Nh vậy, P
nđ
(D=1m) = 492 (T).
Tơng tự nh vậy, ta sẽ tính sức chịu tải theo nền đất của cọc tại trụ T4, và dùng kết quả
này cho tất cả các cọc có đờng kính 1.5m.

Sức chịu tải theo nền đất của cọc tại trụ T4 (cọc D=1.5m, L= 77.5m) đợc tính nh bảng
sau:
hi
m
Li
m

i
t/m
2
U
i
L
i
T
Ri
T
F
t/m
2
R
i
F
T
Um
f

i
L
i

+ R
i
F
T
P
T
9 18 0.8 67.85
28 21 3.4 336.40
47 16 5.6 422.15
58 6 6.2 175.27 510 1.766 900.8
1001.7 900.8 1501.8 1051
Nh vậy, P
nđ
(D=1.5m) = 1051 (T).
II.4.1.5. Tính tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng:
Trọng lợng mố (trụ): tính trực tiếp từ khối lợng bê tông làm mố trụ đã có ở phần
phụ lục tính khối lợng vật liệu. P
mố - trụ
Tải trọng truyền từ kết cấu nhịp xuống: tính qua áp lực thẳng đứng tác dụng lên
gối cầu, gồm có:
Tĩnh tải 1 (g1): trọng lợng dầm, bản mặt cầu.
Trọng lợng 2 xe đúc: 2x80=160(T).
Trọng lợng thi công rải đều 0.075(T/m
2
) =0.075x11.4=0.855(T/m)
Tĩnh tải 2 (g2): trọng lợng lớp phủ mặt cầu, lan can.
Hoạt tải: HL93 + ngời đi .
Về nguyên tắc, để tính áp lực lớn nhất lên gối cầu, ta cần thực hiện các bớc sau:
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

20
Vẽ đờng ảnh hởng (đah) của áp lực đó.
Tính giá trị áp lực do tĩnh tải: P
tt
= g.
(g là giá trị phân bố đều của tĩnh tải, là diện tích đah tơng ứng).
Tính giá trị áp lực do hoạt tải: xếp hoạt tải ở vị trí bất lợi nhất rồi nhân
giá trị của hoạt tải với tung độ đah tơng ứng.
Tuy nhiên, do sơ đồ kết cấu có phần siêu tĩnh (phần cầu liên tục), nên trong đồ án ta sẽ
tính áp lực lớn nhất lên gối bằng chơng trình phân tích kết cấu Sap 2000. Các bớc vẽ đah,
xếp tải và tính áp lực đợc chơng trình tự động tính toán. Ta chỉ cần lấy kết quả cuối cùng để
đa vào tính cho móng mố(trụ) cầu.
Khi tính áp lực lên gối cầu, đối với phần nhịp đơn giản, sơ đồ cầu khi thi công và khai
thác là giống nhau. Còn đối với phần cầu thi công đúc hẫng thì các sơ đồ này là khác nhau.
Do vậy, mỗi loại tải trọng cần đợc đặt lên sơ đồ kết cấu tơng ứng:
- Trên sơ đồ hẫng, tĩnh tải 1 - phần đúc hẫng (g
1
*) - truyền toàn bộ lên trụ tơng ứng,
trọng lợng 2 xe đúc, tải trọng thi công rải đều 0.855(T/m).
- Trên sơ đồ hoàn chỉnh: tải trọng gồm có tĩnh tải 1 phần thi công trên giàn giáo và các
đốt hợp long(g
1
**) , tĩnh tải 2 (g
2
) và hoạt tải.
Giá trị của các tải trọng tính đợc nh sau:
Tĩnh tải 1: g
1
= A.
BTCT

( A-m
2
là diện tích tiết diện ngang;
BTCT
= 2.5 T/m
3
)
Phần dầm đơn giản: g
1
= (5.35 x 2.5 +0.855)= 14.23T/m
Phần dầm liên tục: tính trung bình:
g
1
* = (12.92 x 2.5+0.855) = 33.155 T/m
g
1
** = (8.70 x 2.5+0.855) = 22.605 T/m.
Tĩnh tải 2: g
2
= (0.49x2.5+0.798x2.25)x1=3.021 T/m.
Hoạt tải:
Ngời đi: p
ng
= T. B
ng
= 0.3 x (2 x 1.5) = 0.9 T/m.
T = 0.3 T/m
2
: tải trọng ngời phân bố đều
B

ng
(m): bề rộng đờng ngời đi.
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

21
Ô tô: HL 93
Kết quả tải trọng tác dụng lên móng do trọng lợng mố (trụ) bằng tính toán và kết quả
áp lực lên các trụ, mố lấy từ chơng trình Sap 2000 đợc thể hiện trong bảng sau:
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

22
Bảng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên các móng mố trụ:
Hạng mục Tên
KL bê
tông
(m3)
P mố-trụ
(T)
P(g1*)
(T)
P(g1**)
(T)
P (g1)
(T)
P(g2)
(T)
Pht
(T)
Trụ dẫn T1
200.5 501.3 569.2 569.2 120.8 174.2

Trụ biên T2
247.4 618.5 284.6 283.24 567.8 137.4 160.3
Trụ giữa T3
1056.6 2641.5 4470.15 37.32 4507.5 354.2 347.5
Trụ giữa T4
1065.5 2663.8 4470.15 -4.09 4466.1 399.6 394.3
Trụ giữa T5
1065.5 2663.8 4470.15 -4.09 4466.1 399.6 394.3
Trụ giữa T6
1081.8 2704.5 4470.15 37.32 4507.5 354.2 347.5
Trụ biên T7
234.3 585.8 284.6 283.24 567.8 137.4 160.3
Trụ dẫn T8
213.6 534.0 569.2 569.2 120.8 174.2
Mố M0
218.8 547.0 284.6 284.6 60.4 117.5
Mố M9
218.8 547.0 284.6 284.6 60.4 117.5
Hệ số tải trọng 1.25 1.25 1.5 1.75
Bảng tải trọng tính toán tác dụng lên móng mố, trụ (các hệ số tải trọng ở bảng trên):
Hạng mục Tên
Pmố trụ
(T)
P (g1)
(T)
P(g2)
(T)
Pht
(T)
P

(T)
Trụ dẫn T1
626.6 711.5 181.3 304.9 1824.2
Trụ biên T2
773.1 709.8 206.1 280.5 1969.6
Trụ giữa T3
3301.9 5634.3 531.3 608.2 10075.6
Trụ giữa T4
3329.7 5582.6 599.4 689.9 10201.6
Trụ giữa T5
3329.7 5582.6 599.4 689.9 10201.6
Trụ giữa T6
3380.6 5634.3 531.3 608.2 10154.4
Trụ biên T7
732.2 709.8 206.1 280.5 1928.6
Trụ dẫn T8
667.5 711.5 181.3 304.9 1865.1
Mố M0
683.8 355.8 90.6 205.7 1335.8
Mố M9
683.8 355.8 90.6 205.7 1335.8
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

23
c. Tính số cọc cho móng trụ, mố:
n=xP/P
cọc
Trong đó:
- : hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngang; lấy =1.5 cho trụ; =2.0 cho mố (mố
chịu tải trọng ngang lớn do áp lực ngang của đất và tác dụng của hoạt tải truyền qua đất trong

phạm vi lăng thể trợt của đất đắp trên mố).
- P(T): tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ đã tính ở trên.
- P
cọc
= min(P
vl
, P
nđ
).
Hạng mục Tên
Pvl
(T)
Pnđ
(T)
Pcọc
(T)
Tải trọng
(T)
Hệ số Số cọc Chọn
Trụ dẫn T1
1149.0 492 492 1824.2 1.5 5.56 6
Trụ biên T2
1149.0 492 492 1969.6 1.5 6.00 6
Trụ giữa T3
2585.3 1051 1051 10075.6 1.5 14.38 15
Trụ giữa T4
2585.3 1051 1051 10201.6 1.5 14.56 15
Trụ giữa T5
2585.3 1051 1051 10201.6 1.5 14.56 15
Trụ giữa T6

2585.3 1051 1051 10154.4 1.5 14.49 15
Trụ biên T7
1149.0 492 492 1928.6 1.5 5.88 6
Trụ dẫn T8
1149.0 492 492 1865.1 1.5 5.69 6
Mố M0
1149.0 492 492 1335.8 2 5.43 6
Mố M9
1149.0 492 492 1335.8 2 5.43 6
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

24
II.4.2. Phơng án 2 (cầu dây văng).
Chọn loại cọc:
Dựa vào điều kiện địa chất của khu vực (lớp đất tốt nằm ở sâu), quyết định chọn móng
cọc khoan nhồi cho tất cả các mố trụ của cầu. Với mố, trụ phần nhịp dẫn, dùng cọc D=1m;
với trụ tháp, dùng cọc D=2m.
II.4.2.1. Xác định sức chịu tải của cọc
Vật liệu:
- Bêtông mác 300# có R
n
= 125kg/cm
2
-
Cốt thép chịu lựcAII: R
a
= 2400 kg/cm
2
II.4.2.2. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
c

VL
P
= *(m
1
*m
2
* R
b
*F
b
+ R
a
*F
a
)
Trong đó :
: hệ số uốn dọc = 1
m
1
=0.85: hệ số điều kiện làm việc, do cọc đợc nhồi bêtông theo phơng đứng
m
2
: hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công m
2
= 0,7
F
b
: Diện tích tiết diện cọc (m
2
)

R
n
: Cờng độ chịu nén của bêtông cọc.
R
a
: Cờng độ của thép chịu lực.
F
a
: Diện tích cốt thép chịu lực F
a
= 3%F
b
(cm
2
).
Với cọc D=1m:

( )
)(1149785.0*03.0*24000785.0*1250*7.0*85.0*1 TP
c
VL
=+=
Với cọc D=2m:

( )
)(459614.3*03.0*2400014.3*1250*7.0*85.0*1 TP
c
VL
=+=
II.4.2.3. Sức chịu tải của cọc theo đất nền

Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

25