ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG THIẾT KẾ CẦU DẦM SUPER T ĐH GTVT TP.HCM

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH:NGUYỄN TẤN THÀNH
Trang4

MỤC LỤC


PHẦN I : TỔNG QUAN

Chương I : Đặc điểm vò trí thiết kế 11
Chương II : Các số liệu thiết kế 14
Chương III : Các tiêu chuẩn kó thuật liên quan 15

PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN

Chương I : Thiết kế sơ bộ phương án I 16
1.1.Chọn sơ đồ kết cấu nhòp: 16
1.2.Mố cầu: 16
1.3.Trụ cầu: 16
1.4.Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 17
1.5.Thiết kế sơ bộ 21
1.5.1 Bản mặt cầu và lớp phủ 22
1.5.2 Lan can, Lề bộ hành 23
1.5.3 Dầm ngang 25
1.5.4 Cấu tạo dầm chủ 26
Bảng tổng hợp khối lượng 29

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH:NGUYỄN TẤN THÀNH
Trang5

Chương II : Thiết kế sơ bộ phương án II 68

2.1. Chọn sơ đồ kết cấu nhòp: 68
2.2.Mố cầu: 68
2.3.Trụ cầu: 68
2.4.Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 68
2.5.Tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt thép 71
2.5.1 Số liệu tính toán 71
2.5.2 Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm 73
2.5.3 Xác đònh hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu 83
2.5.4 Xác đònh nội lực do hoạt tải 87
2.5.5 Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt theo TTHG 101

2.5.6 Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn 1 104
2.5.7 Kiểm toán dầm không liên hợp 106
2.5.8 Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn II 111
2.6.Trình tự thi công 115
2.7.Tổ chức thi công 116
Bảng tổng hợp khối lượng 117
Chương III : So sánh lựa chọn phương án 119
3.1.Về kinh kế 119
3.2.Về kỹ thuật 119
3.3.Về mỹ quan 120
3.4.Về duy tu bảo dưỡng 120
3.5.Kết luận 121







ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH:NGUYỄN TẤN THÀNH
Trang6

PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Chương I : Lan can, lề bộ hành 123
1.1.Tính toán lan can 123
1.2.Lề bộ hành 129

1.3. Bó vỉa 132

Chương II : Bản mặt cầu 113
2.1.Khái niệm 138
2.2.Cấu tạo bản mặt cầu 138
2.3.Ngoại lực tác dung lên Bản mặt cầu 138
2.4.Nội lực bản chòu lực theo sơ đồ bản hai cạnh 141
2.5.Nội lực bản như dầm Consol 144
2.6.Tính toán cốt thép 146
2.7.Kiểm tra điều kiện chòu nứt 149
Chương III : Dầm ngang 153
3.1.Khái quát chung 153
3.2.Nội lực do tónh tải tác dụng 153
3.3.Nội lực do hoạt tải tác dụng 155
3.4.Tổ hợp nội lực 158
3.5.Tính toán cốt thép chòu mômen âm 159
3.6.Tính toán cốt thép chòu mômen dương 160
3.7.Kiểm tra điều kiện chòu nứt 161
3.8.Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai. 164
Chương IV : Dầm chủ 167
4.1 Số liệu thiết kế 167



ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH:NGUYỄN TẤN THÀNH
Trang7

4.2 Thiết kế cấu tạo 168
4.2.1. Kích thước mặt cắt ngang cầu 168
4.2.2. Cấu tạo dầm chủ 170
4.2.3. Tính toán đặc trưng hình học 173
4.2.4. Hệ số phân bố tải trọng ngang cầu 178
4.3 Xác đònh nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 181
4.3.1. Tónh tải tác dụng lên một dầm chủ 181
4.3.2. Hoạt tải HL93 184
4.3.3. Đường ảnh hưởng mômen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng 186
4.4 Tổ hợp nội lực theo các TTGH 196
4.5 Tính toán và bố trí cốt thép 198
4.5.1. Bố trí thép dự ứng lực 198
4.5.2. Tính toán đặc trưng hình học khi có cáp 203
4.6 Tính toán các mất mát ứng suất 209
4.6.1. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 210
4.6.2. Mất mát ứng suất do co ngót 213
4.6.3. Mất mát ứng suất do từ biến 214
4.6.4. Mất mát ứng suất do tự chùng cốt thép 215
4.6.5. Tổng mất mát ứng suất 215
4.7 Kiểm toán 215
4.7.1. Kiểm tra khả năng chòu uốn của dầm trong giai đoạn truyền lực 215
4.7.2. Kiểm tra khả năng chòu uốn ở Trạng Thái Giới Hạn Sử dụng 217
4.7.3. Kiểm toán sức kháng uốn danh đònh 219
4.7.4. Kiểm toán độ vồng, độ võng 224
4.7.5. Tính duyệt theo lực cắt, xoắn 227
4.7.6. Tính toán lựa chọn Khe co giản 234

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH:NGUYỄN TẤN THÀNH
Trang8

Chương V : Tính toán mố cầu 235
5.1.Xác đònh tải trọng tác dụng lên kết cấu 236
5.1.1. Tónh tải 236
5.1.2. Hoạt tải 242
5.1.3. Tổ hợp tải trọng 259
5.2.Thiết kế cốt thép cho các mặt cắt 261
5.2.1. Thiết kế cốt thép cho tường thân 261
5.2.2. Thiết kế cốt thép cho tường đỉnh 269
5.2.3. Tính toán thiết kế tường cánh 273
5.3.Thiết kế móng mố 278
Chương VI : Tính toán trụ cầu 305
6.1.Các kích thước cơ bản 305
6.2.Các điều kiện cơ bản 306
6.3.Sô liệu kết cấu phần trên 306
6.4.Vật liệu sử dụng 307
6.5.Tải trọng tác dụng lên kết cấu 307
6.5.1. Tónh tải 308
6.5.2. Hoạt tải 311
6.5.3 Lực hãm xe 319
6.5.4. Tải trọng gió lên kết cấu 320
6.5.5. Tải trọng gió lên hoạt tải 323
6.5.6. Tải trọng nước tác dụng lên trụ 324
6.5.7. Tính va tàu 326
6.6.Tổ hợp tải trọng tác dụng lên xà mũ 327

6.7.Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đỉnh bệ trụ 328
6.8.Thiết kế cốt thép 333
6.8.1. Thiết kế cốt thép cho xà mũ 333
6.8.2. Thiết kế cốt thép thân trụ 337
6.9.Thiết kế móng trụ 345


ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH:NGUYỄN TẤN THÀNH
Trang9


PHẦN IV : THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG
Chương I : Thi công kết cấu phần dưới 373
1.1.Tổ chức thi công chủ đạo 373
1.2.Trình tự thi công cọc khoan nhồi 377
1.3.Trình tự thi công Mốï 381
1.4.Trình tự thi công Trụ 382
Chương II : Thi công kết cấu phần trên 385
2.1.Trình tự lao lắp dầm bằng giá ba chân 385
2.2.Trình tự thi công kết cấu phần trên 386
Chương III : Các tính toán phụ trợ cho thi công 389
3.1.Tính toán chiều dày lớp bê tông bòt đáy 389
3.2.Tính toán vòng vây cọc ván thép 390
3.2.1. Xác đònh độ chôn sâu 390
3.2.2. Tính toán cọc ván thép 392
3.2.3. Tính toán khung vành đai 395
3.2.4. Tính toán thanh chống 398

3.2.5. Lựa chọn búa đóng cọc ván 398
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 10













PHẦN I:

TỔNG QUAN
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 11
CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ THIẾT KẾ

1.1.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH:
Đòa hình tương đối bằng phẳng, dân cư thưa thớt, xung quanh là vườn tràm mới

trồng. Khu vực xây dựng ngập lũ. Nói chung đòa hình thuận lợi cho việc xây dựng và
bố trí công trường
1.2.ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯNG THUỶ VĂN:
1.2.1. Thuỷ văn
Sông Vàm Cỏ Tây là một trong những con sông tương đối lớn trong hệ thống
kinh tiêu thoát lũ của khu vực Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An. Có quan hệ rất
nhiều đến hoạt động sản xuất nông Nghiệp của vùng này. Hằng năm chòu ảnh hưởng
chủ yếu của thủy triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều.
Theo tài liệu từ nhiều năm cho thấy các tháng có mực nước ảnh hưởng lũ, không ảnh
hưởng bởi thủy triều từ giữa tháng 8 đến hết tháng 12 hàng năm. Các tháng có mực
nước giao động theo thủy triều từ tháng 1 đến đầu tháng 8 hằng năm. Những năm có
lũ lớn 1996, 2000, 2001 thì thời gian không ảnh hưởng của thủy triều sẽ kéo dài
thêm.
Theo thống kê số liệu quan trắc thu thập được mực nước cao nhât quan trắc tại
vò trí trạm vào ngày 23/9/2007. Cao độ mực nước thiết kế:
Mực nước thấp nhất : + 3.75 m
Mực nước cao nhất : + 7.05 m
Mực nước thông thuyền : + 5.25 m
1.2.2. Khí tượng
Theo số liệu thống kê của trạm Vónh Hưng, đặc trưng khí tượng của khu vực
xây dựng cầu Cái Môn như sau:




ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 12
Bảng thống kê nhiệt độ đặc trưng các tháng từ 1978 đến năm 2000

Tháng

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T
max
31.8

32.7

34.9

36.5

35.8

32.6

32.0

31.1

31.5

31.2

30.7

30.2

T

min
19.3

20.5

20.8

21.0

21.5

22.3

21.9

21.3

22.7

23.2

23.0

22.4

T
tb
25.9

26.1

27.3

28.7

28.5

27.7

27.1

27.4

27.7

27.5

27.1

26.8

Bảng thống kê lượng mưa tháng trung bình nhiều năm từ năm 1978 đến năm 2000
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Năm

R(mm)

3.0

8.0

18.0

71.0

118

202

250

204

269

308

82.2

7.0

1540

Lượng mưa ngày lớn nhất: 300mm. Tháng 10/1995
Lượng mưa tháng lớn nhất: 734.5mm. Tháng 10/1995
Bảng thông kê tốc độ gió trung bình mạnh nhất từ năm 1978 đến năm 2000( m/s)
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm

V

bq
1.7

2.3

2.7

3.2

1.8

2.2

2.1

2.4

2.6

2.1

2.0

2.3

2.2
V
max
13 18 15 19 38 19 19 28 19 15 18 13 17
1.3.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

Qua công tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng cấu trúc đòa tầng
của khu vực xây dựng cầu gồm các lớp sau:
Lớp 1(Lớp bề mặt) : Cát mòn, màu xám trắng, trạng thái kém chặt. Bề dày lớp 4,5 m.
Lớp 2 : Sét cát hạt mòn lẫn bụi, màu xám trắng xám nâu, trạng thái dẻo cứng đến nửa
cứng. Bề dày lớp 8,7m; cao độ đáy lớp -10,4m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất
này như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.8%
+ Dung trọng tự nhiên γ
w
: 1.95g/cm
3

+ Chỉ số dẻo I
p
: 14.1
+ Độ sệt B : 0.37
+ Góc ma sát trong ϕ : 19
0
19’
+ Lực dính c : 0.169 kG/cm
2

Nhận xét : Đây là lớp chòu lực trung bình, không thích hợp cho việc đặt móng của kết
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 13
cấu mố-trụ cầu.
Lớp 3 : Cát sét lẫn bụi, màu xám ghi lẫn xám trắng, trạng thái chặt vừa. Bề dày lớp
11,3m; cao độ đáy lớp -21,7 m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.2%
+ Dung trọng tự nhiên γ
w
: 1.966 g/cm
3

+ Góc ma sát trong ϕ : 36
0
19’
+ Lực dính c : 0.067 kG/cm
2

Nhận xét: Đây là lớp chòu lực yếu, không thích hợp cho việc đặt móng của kết cấu mố-
trụ cầu.
Lớp 4 : Sét lẫn bụi,màu xám tím loang nâu hồng,trạng thái nửa cứng. Bề dày lớp
6,7m; cao độ đáy lớp -28,4m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên W : 27.8%
+ Dung trọng tự nhiên γ
w
: 1.744 g/cm
3

+ Chỉ số dẻo I
p
: 26.1
+ Độ sệt B : 0.05
+ Góc ma sát trong ϕ : 15
0
43’
+ Lực dính c : 0.383 kG/cm

2

Nhận xét : Đây là lớp chòu lực trung bình đến tốt, tuy nhiên cần phải xem xét kỹ khi
đặt móng mố, trụ cầu vào lớp này do chiều dày lớp khá mỏng.
Lớp 5 : Cát mòn đến trung lẫn bụi sét, màu nâu vàng đến hồng nhạt, trạng thái chặt
vừa đến chặt. Bề dày lớp 8,8 m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp này như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên W : 21,5%
+ Dung trọng tự nhiên γ
w
: 1,961 g/cm
3

+ Góc ma sát trong ϕ : 27
0
39’
+ Lực dính c : 0,065 kG/cm
2

Nhận xét : Đây là lớp đất chòu lực tốt, thích hợp cho việc đặt móng của kết cấu mố –
trụ cầu.
Kết luận : Đối với kết cấu móng của mố trụ cầu sử dụng giải pháp móng cọc là thích
hợp.
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 14
CHƯƠNG II
CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ

2.1 Qui mô công trình.

Cầu được thiết kế dành cho đường ô tô là 1 công trình vónh cửu
2.2 Các thông số kỹ thuật thiết kế:
Bề rộng cầu: 14.9m m
+ Bề rộng làn xe: 4 x 3 m = 12 m
+ Lề bộ hành: 2 x 1 m = 2 m
+ Lan can: 2 x 0.25 m = 0.5 m
+ Khoảng an toàn: 2 x 0.2 = 0.4m
Chiều dài toàn dầm SUPER-T: 35.5m
- Tải trọng thiết kế:
+ HL93, tải trọng người, theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05
+ Tải trọng gió cơ bản: 59 m/s
Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đòa chất.
Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
Lớp

đất
Loại đất
H
(m)
C
kN/m
2

ϕ
ϕ ϕ
ϕ


(độ)

γ
γγ
γ
w

T/m
3

SPT

Lớp 1

Cát mòn, màu xám trắng, trạng thái kém chặt

4.5 6 15
0
21’

18.0

-
Lớp 2

Sét cát hạt mòn lẫn bụi, màu xám trắng xám
nâu, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng
8.7 16.9

19
0

19’

1.95

1-13

Lớp 3

Cát sét lẫn bụi, màu xám ghi lẫn xám trắng,
trạng thái chặt vừa.
11.3

6.7 36
0
19’

1.966

13-28

Lớp 4

Sét lẫn bụi,màu xám tím loang nâu hồng,
trạng thái nửa cứng
6.7 38.3

15
0
43’

1.744

15-18

Lớp 5

Cát mòn đến trung lẫn bụi sét, màu nâu vàng
đến hồng nhạt, trạng thái chặt vừa đến chặt
8.8 6.5 27
0
39’

1.961

15-50

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 15
CHƯƠNG III

CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT LIÊN QUAN
- Quy đònh khoan thăm dò đòa chất 22 TCN 259-2000.
- Quy phạm đo vẽ đòa hình 96 TCN 43-900.
- Tính toán dòng chảy lũ 22 TCN 220-95.
- Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06.
- Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05.
- Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-05.
- Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa – Yêu

cầu kỹ thuật 22TCN 249 - 98
- Công tác đất - Thi công và nghiệm thu TCVN 4447-87
- Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường
ô tô 22 TCN 251-98
- Quy trình thi công và nghiệm thu dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực 22 TCN
247-98
- Quy trình thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi 22 TCN 257-2000 và
TCXDVN 326-2004


ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 16












PHẦN II
THIẾT KẾ SƠ BỘ
VÀ SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 17
CHƯƠNG I
THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I

CẦU DẦM BTCT DUL NHỊP GIẢN ĐƠN
TIẾT DIỆN SUPER-T CĂNG TRƯỚC

1.1Chọn sơ bộ kết cấu nhòp:
- Mặt cắt ngang kết cấu nhòp gồm 7 dầm Super T (Căng trước)
- Khoảng cách các dầm là 2135 mm
- Chiều dài mỗi dầm 35500 mm
- Số nhòp : 3 nhòp
- Chiều dài cầu 114.7m (tính từ hai đuôi mố)
- Chiều cao mỗi dầm là 1700 mm.
- Dầm ngang bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ.
- Bản mặt cầu dày 200 mm.
- Lớp mui luyện dốc 2% có bề dày trung bình là 100 mm.
- Lớp phòng nước dày 5 mm.
- Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông asphalt dày 70 mm.
- Thanh và trụ lan can làm bằng thép M270 cấp 250.
- Gối cầu sử dụng gối cao su có bản thép.
1.2Mố cầu:
- Mố cầu là mố chữ U bằng bê tông cốt thép
- Móng mố là móng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1m, có 8 cọc, chiều
dài mỗi cọc dự kiến 34 m
1.3Trụ cầu:
- Trụ cầu là trụ đặc bằng bê tông cốt thép, thân hẹp
- Móng trụ là móng cọc khoan nhồi có đường kính cọc là 1m, 8 cọc, chiều dài dự

kiến mỗi cọc 34 m
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 18
1.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng:
- Bê tông : Cường độ bê tông chòu nén mẫu hình trụ tại 28 ngày tuổi sử dụng cho
các kết cấu bê tông cốt thép như sau:

Kết cấu
Cường độ f
c
(MPa)
Lan can lề bộ hành 35
Bản mặt cầu 35
Dầm ngang 35
Dầm super T 50
Trụ và bệ trụ 35
Mố và bệ mố 35
Cọc khoan nhồi 35
Bê tông nghèo và bê tông tạo phẳng 10

- Cốt thép :
+ Thép thường:
Thép có gờ CII, giới hạn chảy 300 MPa
Thép có gờ CIII, giới hạn chảy 420 MPa
+ Cáp dự ứng lực:
Dùng loại tao tự chùng thấp : D
ps
= 15.2 mm

Cường độ chòu kéo tiêu chuẩn : f
pu
= 1860 MPa
Diện tích 1 tao cáp: A
ps1
= 143.3 mm
2

Modul đàn hồi của cáp: E
ps
= 197000 MPa






ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 19
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ:
Kết cấu
Chiều dày tối thiểu lớp bê tông
bảo vệ (mm)
Lan can 50
Lề bộ hành 35
Bản mặt cầu 40
Dầm ngang 50
Dầm super T 50

Trụ cầu và mố cầu 50
Bệ mố và bệ trụ 100
Cọc khoan nhồi 100

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 20
14900
200
1045 2135
14900
2%
45
6200
Bê tông nh
ự
a : 70 mm
L
ớ
p phòng n
ướ
c : 5 mm
L
ớ
p mui luy
ệ
n TB: 100 mm
B
ả

n m
ặ
t c
ầ
u : 200 mm
2%
1000
1.5%
250
650720 1700
1370 1900
104521352135 213521352135
6200 1000
1.5%
250
100
1/2 MẶT CẮT NGANG GIỮA NHỊP
1/2 MẶT CẮT NGANG TẠI GỐI
MẶT CẮT NGANG CẦU
TỈ LỆ: 1/50

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 21
1.5. Thiết kế sơ bộ
- Chiều dài toàn dầm :
=
L
35.5m
-

Khoảng cách đầu dầm đến tim gối
=
a 0.35 m

-

Khẩu độ tính toán :
= − × =
tt
L L 2 a 34.8 m

-

Tải trọng thiết kế
+
Hoạt tải HL93
+
Tải trọng người 3 KPa
-

Mặt xe chạy :
= ×
1
B 4 3 m

-

Lề người đi :
=
2

B 1m

-

Lan can :
=
3
B 0.25 m

-

Khoảng an toàn giữa làn xe chạy trong cùng đến mép LBH:
=
4
B 0.2m

-

Tổng bề rộng cầu :
= + × + × + × =
1 2 3 4
B B 2 B 2 B 2 B 14.9 m

-

Dạng kết cấu nhòp : Cầu dầm
-

Dạng mặt cắt : Super T
-


Vật liệu kết cấu : BTCT dự ứng lực
-

Công nghệ chế tạo : Căng trước
-

Cấp bêtông:
+

Dầm chủ :
'
cd
f = 50 MPa

+

Bản mặt cầu :
'
cb
f = 35 MPa

-

Tỷ trọng bêtông : γ =
3
c
2500 kg/m

-


Cường độ chòu kéo tiêu chuẩn: :
pu
f = 1860 MPa

-

Thép thường G60 :
y
f = 420 MPa
,
u
f = 620 MPa

-

Loại cốt thép DUL tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính D
ps
=15.2 mm
-

Quy trình thiết kế : 22TCN 272 - 05
Kích thước mặt cắt ngang cầu
-

Số lượng dầm chủ : N
b
= 7
-


Khoảng cách giữa 2 dầm chủ : S = 2135 mm
-

Lề người đi bộ khác mức với mặt cầu phần xe chạy
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 22
-

Bố trí dầm ngang tại các vò trí gối cầu : 2 mặt cắt
-

Số lượng dầm ngang :
(
)
= − × =
n b
N N 1 2 12

-

Chiều dày trung bình của bản mặt cầu: :
=
t
h 200 mm

-

Lớp BT atphan: :

=
1
h 70 mm

-

Lớp phòng nước :
=
2
h 5 mm

-

Chiều dày lớp mui luyện trung bình :
=
3
h 100 mm

1.5.1 Bản mặt cầu và lớp phủ:
-

Chiều dày
các lớp còn lại chọn như sau:
-

Bản mặt cầu dày 200 mm
-

Lớp mui luyện dày trung bình 100 mm.
-


Lớp phòng nước có bề dày 5 mm.
-

Lớp bêtông nhựa dày 70 mm
Tính toán các thông số sơ bộ :
-

Dung trọng của bêtông ximăng là 2.5 T/m
3
.
-

Dung trọng của bêtông nhựa là 2.4 T/m
3
.
-

Dung trọng của lớp phòng nước là 1.8 T/m
3
.
-

Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m
3
.
+
 Tính toán trọng lượng bản mặt cầu.
Ta có diện tích bản mặt cầu là : 0.2 x 14.9 = 2.98 m
2

.
Thể tích bản mặt cầu: 2.98 x 35.5 0 = 105.79
3
m

Lượng cốt thép trung bình trong 1m
3
thể tích bêtông là 2 kN/m
3

Trọng lượng của cốt thép trong bản mặt cầu tính cho một nhòp dầm:
105.79
2
× =
211.58 kN
Thể tích cốt thép trong bản bản mặt cầu là:


3
211.58
2.75 m
7.85 9.81
=
×


Vậy thể tích của bê tông bản mặt cầu là:
3
105.79 2.75 103.04m
− =

Trọng lượng bê tông bản mặt cầu:

103.04 2.5 9.81 2527kN
× × =

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 23
Vậy trọng lượng bản mặt cầu một nhòp dài 35.5 m là:

BMC
DC 2527 211.58 2739kN
= + =

+
 Tính toán trọng lượng các lớp phủ mặt cầu.
Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là :

1 1 1 1
DW h B 0.07 2.4 12 9.81 19.8 kN/m
= × γ × = × × × =

Trọng lượng lớp phòng nước dày 0.5 cm trên 1m dài là :

2 2 2 1
DW h B 0.005 1.8 12 9.81 1.06 kN/m
= × γ × = × × × =

Trọng lượng lớp mui luyện dày trung bình 10 cm:

3 3 3 1
DW h B 0.1 2.5 12 9.81 29.44 kN/m
= × γ × = × × × =

Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài:

(
)
DW 19.8 1.06 29.44 50.3 kN / m .
= + + =

Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu cho 1 nhòp dài 35.5m:

(
)
CLMC
DW 50.3 35.5 1785.7 kN
= × =

1.5.2. Lan can, lề bộ hành:

Hình 1.1. Cấu tạo Lề Bộ Hành
1.5%
300
350
70
200
100

350
650

720

1370
250
800
200
VÁT
20x20
VÁT
20x20


CẤU TẠO LỀ BỘ HÀNH

1000
300
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 24
10 x 200 = 2000 10 x 200 = 2000
150 150 150
650 250 100 250 100
1550
BỐ TRÍ THANH - CỘT LAN CAN
TỶ LỆ : 1-20
200

Hình 1.2. Chi tiết Lan can
-

Chọn thanh lan can thép ống:
+
Đường kính ngoài : D =100 (mm)
+
Đường kính trong : d = 90 (mm)
-

Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm
-

Khối lượng riêng thép lan can:
5 3
s
7.85 10 N/ mm
−
γ = ×

-

Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250 có f
y
= 250 MPa
- Trọng lượng thanh lan can trên 1 m dài
( )
D d 0.1 9
g

γ × × π 7.85
× × 0.012 T / m
s
4 4
− −
= = π =
2 2 2 2
DC
0.0

- Trọng lượng bản thân 1 trụ:

(
)
−
= γ × + = × × + + +
4
tlc lk 1 2 3 lk
P' V P 0.785 10 V V V P

V
1
: Thể tích tấm thép T
1
:

( )
= × + × × =
3
1

1
V 160 120 640 10 896000 mm
2

V
2
: Thể tích tấm thép T
2
:

= × × × = × × × =
3
2
V 2 b l h 2 150 750 10 2250000 mm

V
3
: Thể tích tấm thép T
3
:

= × × = × × =
3
3
V b l h 150 180 10 270000 mm

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 25

850
500 100100
700
DẦM NGANG
985 100100
1285
200500
1285
P
lk
: Trọng lượng ống liên kết
P
lk
=
−
− −
× γ × × π× = × × × × × =
2 2 2 2
4
s
D d 88 78
2 l 2 0.785 10 3.14 120 24.55 N
4 4


(
)
−
= γ × + = × × + + + =
=

5
s tlc lk
P' V P 7.85 10 896000 2250000 270000 24.55 292.71
N
0.293 T

- Với diện tích phần bê tông
2
b
A 0.312 m
=
.
- Thể tích tường lan can + Lề bộ hành + bó vỉa
3
p
V 0.312 2 35.5 22.16m
= × × =

- Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm k
p
= 1.5 %
- Ta có thể tích cốt thép trong lan can :
3
sp p p
V V k 22.16 1.5% 0.33m
= × = × =

- Khối lượng cốt thép trong lan can là :
sp sp s
G V 0.33 7.85 2.61 T

= × γ = × =

- Thể tích BT trong lan can:
3
cp p sp
V V V 22.16 0.33 21.83m
= − = − =

- Khối lượng BT trong lan can:
cp cp c
G V 21.83 2.5 54.58T
= × γ = × =

Vậy, khối lượng toàn bộ bê tông cốt thép là:
p sp cp
G G G 2.61 54.58 57.19T
= + = + =

- Các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 18 trụ. Khối lượng phần tay vòn và cột lan
can cho 1 nhòp :
tv
G 0.012 35.5 2 2 0.293 18 2 12.25 T
= × × × + × × =

1.5.3 Dầm ngang

Dầm ngang được bố trí tại 2 dầu dầm. Tổng số dầm chính trên 1 nhòp là 7
dầm do đó tại một đầu dầm có 6 dầm ngang. Vậy có 12 dầm ngang trên 1 nhòp.
- Diện tích 1 dầm ngang theo phương ngang cầu là 0.825 m
2
.
- Thể tích tất cả dầm ngang :
3
dn
V 0.825 0.85 12 8.42 m
= × × =

- Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là k
hb
= 2%
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 26
1001600
1700
100
100
570 570
720 720
2090
2090
100
100

950
650
Ống PVC
Þ32/25
245
830
100 950 100
1150
100700
800
- Trọng lượng cốt thép trong 1 dầm ngang :
sdn
G 0.02 8.42 7.85 1.32 T
= × × =

- Thể tích bê tông dầm ngang :
3
cdn
V 8.42 98% 8.26 m
= × =

- Trọng lượng toàn bộ dầm ngang là :
dn
G 1.32 8.26 2.5 21.95 T
= + × =

1.5.4 Cấu tạo dầm chủ:
- Đoạn cắt khấc: L
ck
= 850 mm

- Đoạn dầm đặc: L
dac
= 1500 mm
- Mặt cắt ngang dầm tại gối:







Hình 1.3. Mặt cắt ngang dầm tại gối
- Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc:















Hình 1.4. Mặt cắt ngang dầm tại đoạn khấc

ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 27
- Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhòp:
830 630630
30701600
100
100
200
280
650720 720
2090
250 50 250 1050 100
30
100
Hình 1.5.

Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhòp
- Dầm chủ tại đầu dầm
350 1500
500
900 800
1700

Hình 1.6. Cấu tạo đầu dầm chính

1.5.4.1 TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC DẦM SUPER-T:
-


Xét các mặt cắt đặc trưng gồm
+

Mặt cắt gối
=
0
x
0 m
+

Mặt cắt cách gối d
v
(kiểm tra lực cắt)
=
1
x
1.368m
+

Mặt cắt không dính bám 1
=
2
x
3 m
ĐATN: KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 28
+


Mặt cắt không dính bám 2
=
3
x
6 m
+

M
ặ
t c
ắ
t t
ạ
i v
ị
trí L
tt
/3
=
4
x
11.6m
+

Mặt cắt giữa nhòp L
tt
/2
=
tt
5

L
x
2
=

17.4 m
a. Mặt cắt trên gối X
0
= 0 m:
Ta sẽ quy đổi tiết diện Super -T về tiết diện đơn giản hơn để thuận tiện cho việc
tính toán.
 Bề rộng bản cánh hữu hiệu : (Điều 4.6.2.6.1).
* Dầm giữa:
Bề rộng cánh hữu hiệu được lấy theo các giá trò nhỏ nhất trong các giá trò sau :

+ = =



= + × + = × + > =


+ =



tt
i f w f
L
34800

8700 mm
4 4
b min 12 h Max(b ,b / 2) 12 200 Max(15;300 / 2) S 2135
mm
S 2135mm

Vậy chọn bề rộng bản cánh hữu hiệu
=
i
b 2135 mm

* Dầm biên:
Bề rộng hữu hiệu của bản lấy bằng nửa bề rộng hữu hiệu của dầm giữa cộng giá trò
nhỏ hơn trong các giá trò sau :

+ × + >


= + + = =


+ =


f w f k
tt
i
e
hang
6 h Max(b / 2,b / 4) S

L
b
34800
b min 4350mm.
2 8 8
S 1045mm.
=> b
e
= 2135/2 + 1045 = 2113 mm
+ Tiết diện dầm nguyên khối:
b'1
h1h-h1
h2
b8
bw1
hf1
h

Hình 1.7. Quy đổi tiết diện đầu dầm