ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG THIẾT KẾ CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Lời nói đầu
*
* *
Sau thời gian học tập tại trường ĐHGTVT TP HCM bằng sự nỗ lực của bản
thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐHGTVT
TP HCM nói chung và các thầy cô trong Khoa Công trình nói riêng em đã tích luỹ
được nhiều kiến thức bổ ích trang bò cho công việc của một kỹ sư tương lai.
Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm
hiểu kiến thức tại trường , đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt
thời gian qua của mỗi sinh viên . Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã
được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu - Đường , đặc
biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của thầy: Phan Quốc Bảo
Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh
nghiệm thực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi
nhứng thiếu sót . Em xin kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể
hoàn thiện hơn Đồ án cũng như kiến thức chuyêân của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
TP Hồ Chí Minh, Ngày 22 tháng 04 năm 2009
Sinh viên: Bùi Anh Dũng
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Giáo viên hướng dẫn
PHAN QUỐC BẢO
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Nhận xét của giáo viên đọc duyệt

Giáo viên đọc duyệt
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
TỔNG QUAN
*
* *
1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU
1.1. Đặc điểm về đòa hình- thủy văn

-Chế độ thủy văn ít thay đổi
+ MNCN : +3.627 m
+ MNTT : +1.57 m
+ MNTN : -2.47 m
1.2. Đặc điểm về đòa chất
Lớp 1 : Bùn sét hữu cơ màu xám đen , trạng thái mềm :
Chiều dày lớp : h
1
= 9.5 m
Các chỉ tiêu cơ lý :
+Trọng lượng thể tích : γ
w
= 1.46 T/m
3
.
+Chùy tiêu chuẩn (SPT) : N = 0
+Lực dính : c = 0.095KG/cm
2
)
Góc ma sát trong : ϕ = 3
0
57’

.
Lớp 2 : đất sét màu xám xanh nâu, hoặc màu nâu vàng, trạng thái rắn
Chiều dày lớp : h
2
= 7.5 m
Các chỉ tiêu cơ lý :
+Trọng lượng thể tích : γ

w
= 1.95 T/m
3
.
+Chùy tiêu chuẩn (SPT) : N = 15
+Lực dính : c = 0.348 (KG/cm
2
)
+Góc ma sát trong : ϕ = 16
0
23’.
Lớp 3 : đất sét pha cát màu vàng nâu, trạng thái rất rắn
Chiều dày lớp : h
3
= 2 m .
Các chỉ tiêu cơ lý :
+Trọng lượng thể tích : γ
w
= 1.97 T/m
3
.
+Chùy tiêu chuẩn (SPT) : N = 18
+Lực dính : c = 0.342 (KG/cm
2
) ,
+Góc ma sát trong : ϕ = 17
0
28’

.

Lớp 4 : đất sét màu xám đen trạng thái rắn đến rất rắn, 1 vài chỗ đất sét có
lẫn 1 ít cát
Chiều dày lớp : h
4
= 16 m .
Các chỉ tiêu cơ lý :
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
+Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 19.88 T/m
3
.
+Chùy tiêu chuẩn (SPT) : N = 16
+Lực dính : c = 0.352 (KG/cm
2
)
+Góc ma sát trong : ϕ = 15
0.
47’.
Lớp 5 : cát mòn lẫn bột, màu xám, trạng thái chặt
Chiều dày lớp : h
4
= 25 m .
Các chỉ tiêu cơ lý :
+Trọng lượng thễ tích : γ
w
= 1.987 T/m
3
.

+Chùy tiêu chuẩn (SPT) : N = 76
+Lực dính : c = 0 (KG/cm
2
)
+Góc ma sát trong : ϕ = 31
0.
46’.
2. QUY TRÌNH QUY PHẠM VÀ CÁC NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ
2.1. Quy trình thiết kế và nguyên tắc chung
2.1.1. Quy trình thiết kế
-Quy trình thiết kế cầu cống : 22 TCN 272 – 05
-Quy phạm thiết kế cầu dây văng trên đường ôtô JTJ 027-86 của Trung Quốc
-Quy trình thiết kế móng cọc TCXD : 205-1998
2.1.2. Các nguyên tắc thiết kế
- Công trình được thiết kế vónh cửu , có kết cấu thanh thót phù hợp với quy mô của
tuyến đường.
- Đáp ứng được yêu cầu quy hoạch , phân tích tương lai của tuyến đường.
- Thời gian thi công ngắn.
- Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng
- Giá thành xây dựng thấp.
2.2. Các thông số kó thuật cơ bản
2.2.1. Quy mô xây dựng
-Cầu được thiết kế vónh cửu với tuổi thọ > 100 năm
2.2.2. Tải trọng thiết kế
-Sử dụng cấp tải trọng thiết kế cầu theo quy trình 22 TCN 272 – 05
+Hoạt tải thiết kế HL 93
- Xe 3 trục thiết ke á: P
1
=35KN, P
2

=145KN, P
3
=145KN
- Xe 2 trục thiết kế : P
1
=110KN, P
2
=110KN
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
- Tải trọng làn q = 9.3 N/mm phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu
được giả thuyết phân bố đều trên chiều rộng 3000 mm
-Hệ số tải trọng :
+Tónh tải giai đoạn 1 : 1.25
+Tónh tải giai đoạn 2 : 1.5
+Hoạt tải : 1.75
-Hệ số động(hệ số xung kích) : IM=1+25/100=1.25
2.2.3. Khổ cầu thiết kế
-Mặt cắt ngang thiết kế cho 3 làn xe chạy vận tốc thiết kế là 80 Km/h
+Mặt căt ngang khổ : K=
+Phần xe chạy: B
xe
=3x3.5m
+Phần lan can:B
lc
=2x0.5m
2.2.4. Khổ thông thuyền
-Sông thông thuyền là sông cấp IV :
+Tónh cao: 6m
+Tónh ngang: 40m

2.2.5. Trắc dọc cầu
-Độ dốc dọc cầu là 1.6 %
-Cầu nằm trên đường cong tròn bán kính R=2500m
3. CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN
Nguyên tắc lựa chọn phương án cầu:
- Đáp ứng yêu cầu thông thuyền
- Giảm tối thiểu các trụ giữa sông
- Sơ đồ nhòp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên
việc tận dụng thiết bò công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước.
- Đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi công.
-Đạt hiệu quả kinh tế cao, giá thành rẻ
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
PHẦN I
THIẾT KẾ CƠ SỞ
CHƯƠNG 1 PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ
CẦU LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN
1.1. Tiêu chuẩn thiết kế
-Quy trình thiết kế cầu cống 22 TCN 272 – 05 Bộ giao thông vận tải
-Tải trọng thiết kế: HL 93
- Xe 3 trục thiết ke á: P
1
=35KN, P
2
=145KN, P
3
=145KN

- Xe 2 trục thiết kế : P
1
=110KN, P
2
=110KN
- Tải trọng làn q = 9.3 N/mm phân bố đều theo chiều dọc. Theo
chiều ngang cầu được giả thuyết phân bố đều trên chiều rộng 3000 mm
1.2. Sơ đồ kết cấu
1.2.1. Kết cấu phần trên
-Sơ đồ bố trí chung toàn cầu:
-Nhòp chính là dầm liên tục 3 nhòp BT ƯST thi công theo phương pháp đúc hẫng
cân bằng với khẩu độ nhòp là 64m+102m+64m
-Kết cấu nhòp chính có tiết diện hình hộp có chiều cao thay đổi, đáy dầm có dạng
đường cong bậc 2.
-Hộp dầm có dạng thành xiên và bố trí một vách ngăn giữa hộp. Kích thước hộp
dầm như sau:
+) Chiều cao dầm trên đỉnh trụ H = 5m
+) Chiều cao dầm tại giữa nhòp h = 2 m.
+) Chiều dày bản nắp : tb = 30 cm
+) Chiều dày bản đáy : Mặt cắt gối là 80 cm , tại mặt cắt giữa nhòp là 30cm
+) Chiều dày phần cánh hẫng : hc = 25 cm
+) Chiều dày sườn bên của hộp : 50 cm
-Tiêu chuẩn vật liệu
1- Bê tông cấp A có:
+)
'
c
f
= 40 (MPa).
+)

c
γ
= 25 (kN/m3).
+) Ec = 0.043
1.5 '
c c
fγ
= 35000 (MPa).
2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có các chỉ tiêu
sau:
+) Diện tích một tao A
str
= 1680 mm
2
+) Cường độ cực hạn: f
pu
= 1860 MPa
+) Độ chùng sau 1000h ở 200C là 2.5%
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
3- Neo: Sử dụng loại neo VSL
4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu:
+) f
s
= 300 (MPa).
+) E
s
= 200000 (MPa).
+) f
y

= 400 (MPa).
-Nhòp dẫn: cầu không làm nhòp dẫn, đốt biên của dầm hộp sẽ được đặt trực tiếp lên
mố cầu tiếp tiếp giáp với đường dẫn vào cầu
5- Chương trình tính toán : MiDas Civil 7.01
1.2.2. Kết cấu phần dưới
1- Cấu tạo trụ cầu :
- Trụ chính dùng loại trụ đặc 2 đầu tròn đặt trên móng cọc đài cao , cọc khoan nhồi
D=1.5m đổ bê tông tại chỗ mác M300
- Dùng trụ thân hẹp, đổ bêtong tại chỗ
- Phương pháp móng: Móng cọc đài cao
2 - Cấu tạo mố cầu:
- Mố cầu dùng loại mố chữ U BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi D=1.5m, đổ tại
chỗ mác bê tông chế tạo M300.
2. TÍNH TOÁN SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP
2.1. Xác đònh các kích thước cơ bản của cầu
- Chiều dài kết cấu nhòp: đối với kết cấu nhòp liên tục chiều dài nhòp biên L
nb
= (0,6
÷
0,7) chiều dài nhòp giữa L
ng
.
+) Trong phương án này chọn L = 102 m.
+) Lấy : L
nb
= 64 m
2.1.1. Phân chia các đốt dầm
- Để đơn giản trong quá trình thi công và phù hợp với các trang thiết bò hiện
có của đơn vò thi công ta phân chia các đốt dầm như sau :
+) Đốt trên đỉnh trụ : do = 14 m (khi thi công sẽ tiến hành lắp đồng thời 2 xe

đúc trên trụ)
+) Đốt hợp long nhòp giữa : d
hl
= 1.5m, đốt hợp long nhòp biên :d
hl
= 1.5m
+) Chiều dài đoạn đúc trên đà giáo : d
đg
= 18.5 m
- Sơ đồ phân chia đốt dầm
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
2.1.2. Xác đònh phương trình cao độ đáy dầm
Cao độ đáy dầm thay đổi theo phương trình Parabol: y =x
2
+ bx + c
2
2
h
(H h) x
y h
l
− ×
= +
Trong đó:
- y : Là chiều cao dầm tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhòp một khoảng x.
- H : Là chiều cao dầm tại mặt cắt trên gối.
- h : Là chiều cao dầm tại mặt cắt giữa nhòp.
- l
h

: Là chiều dài đoạn cánh hẫng có đáy theo đường cong
Y=0.0013x
2
+ 2
2.1.3. Xác đònh phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm
Thay đổi theo phương trình Parabol: y = x
2
+ bx + c

2
2
h
(H h) x
y h
l
− ×
= +
Trong đó:
- y: Là chiều dày bản đáy tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhòp một khoảng x.
- H
d
: Là chiều dày bản đáy tại mặt cắt trên gối.
- h
d
: Là chiều dày bản đáy tại mặt cắt giữa nhòp.
- l
d
: Là chiều dài thay đổi bản đáy trên nhòp.
Y=0.000217x
2

+ 0.3
2.1.4. Xác đònh cao độ mặt dầm chủ
Mặt dầm chủ được thiết kế với độ dốc 1.6 %, với bán kính cong R=2500m
2.1.5. Tính tóan đặt trưng hình học mặt cắt của tiết diện
Để tính toán đặc trưng hình học ta có thể sử dụng công thức tổng quát như sau để
tính:
+ Diện tích mặt cắt :
F = 1/2 x ∑ ( x
i
-x
i+1
) x (y
i
+y
i+1
).
+ Tọa độ trọng tâm mặt cắt :
y
c
= 1/6 x Fx ∑ (x
i
-x
i+1
) x (y
i
2
+y
i
.y
i+1

+y
i+1
2
).
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
+ Mômen tónh của mặt cắt đối với trục x :
S
x
= 1/6 x ∑ (x
i
-x
i+1
) x (y
i
3
+y
i
2
.y
i+1
+y
i
.y
i+1
2
+y
i+1
3
).

+ Mômen quán tính đối với trục trung hòa :
J
th
= J
x
- y
c
2
x F.
Số liệu tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt thay đổi được tính trong Midas
- Kích thước mặt cắt ngang:
Mặt cắt tại đốt K0
Mặt cắt tại đốt hợp long
- Trên cơ sơ các phương trình đường cong đáy dầm và đường cong thay đổi
chiều dày bản đáy lập được ở trên xác đònh được các kích thước cơ bản của
từng mặt cắt dầm
- Đặc trưng hình học lấy từ chương trình MiDas 7.01
- Tónh tải giai đoạn I
Trọng lượng các đốt tính theo công thức: DC
1
= V × γ
γ: Trọng lượng riêng của bê tông cốt thép = 2.5 T/m3
V: Thể tích khối đúc.
(Chiều cao dầm thay đổi theo đường cong parabol nhưng để tính toán đơn
giản ta giả thiết trong mỗi đoạn phân bố đều và có giá trò theo trò số trung
bình của 2 tiết diện giữa đốt.)
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
- Tỉnh tải giai đoạn 2
Bao gồm: Lớp phủ phần xe chạy, lan can tay vòn

Lớp phủ mặt cầu :
-
Bêtông asphalt dày 7cm trọng lượng = 70 x 0.000023 = 0.00161 N/mm
2
-
Lớp phòng nước dày 1cm trọng lượng = 10 x 0.000015= 0.00015
N/mm
2
 Tổng cộng: DW= (0.00161 + 0.000015)×13500 = 21.9375 N/mm
Lan can tay vòn lấy :
DC
LC
=7 N/mm (tính cho 1 phía)
• Sơ đồ tính toán
*Sơ đồ tính toán 1 :
Tất cả các đốt đúc hẫng đều hoàn thành và xe đúc chưa dở xuống.
Khi đó tải tác dụng gồm có
DC :Trọng lượng bản thân dầm tính theo phân bố trung bình trong mỗi đốt
đúc hẫng
CE :Trọng lượng xe đúc gồm
CE=1200000 N
MCE =1200000 N×2000mm=2400000000 Nmm
CLL :Tải trọng hoạt tải thi công
CLL = 4.8e
-3
Mpa × 14200mm = 6.816 N/mm
Tổ hợp tải trọng được thực hiện như sau:
(-)
GOI1 DC CE CLL
M =1.25×M +1.25×M +1.75×M

(-)
GOI1 DC CE CLL
V =1.25×V +1.25×V +1.75×V
Biểu đồ momen và lực cắt được tính bằng Midas 7.01 như sau :
Biểu đồ momen
Biểu đồ lực cắt
Giá trò nội lực tại vò trí trụ sau khi tổ hợp
(-)
GOI1 DC CE CLL
M =1.25×M +1.25×M +1.75×M -6.17704E+11 Nmm=
(-)
GOI1 DC CE CLL
V =1.25×V +1.25×V +1.75×V 25433881.64 N=
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
* Sơ đồ tính toán 2
Là sơ đồ sau khi tháo dở ván khuôn nhòp biên sau khi đã căng cáp họp long
biên và giải phóng liên kết tại trụ kê dầm lên gối ,xe đúc chưa kòp dở xuống . Lúc
này tải trọng tác dụng lên bao gồm :
DC
bt
: Tải trọng bản thân khối đúc trên đà giáo và khối hợp long biên.
Với khối đặc tại gối thì DC
1
=528.22N/mm
Với khối rỗng tại hợp long biên thì DC
2
= 240.53N/mm
CLL : Hoạt tải thi công phân bố trên chiều dài toàn bộ khối đà giáo và khối
hợp long biện . CLL = 6.816 N/mm

CE : Tải trọng của xe đúc chưa dở xuống ,coi như điểm tác dụng của xe đúc
tại vò trí giữa khối hợp long biên.
Tổ hợp tải trọng được thực hiện như sau:
(-)
GOI2 DC CE CLL
M =1.25×M +1.25×M +1.75×M
(-)
GOI2 DC CE CLL
V =1.25×V +1.25×V +1.75×V
(+)
HLB DC CE CLL
M =1.25×M +1.25×M +1.75×M
(+)
DAGIAO DC CE CLL
V =1.25×V +1.25×V +1.75×V
Mặt cắt tính momen đương ở đây được lấy là mặt cắt tại vò trí có momen lớn
nhất theo sơ đồ 2 chính là mặt cắt tại giữa khối hợp long biên.
Biểu đồ momen và lực cắt được tính bằng Midas 7.01 như sau :
Biểu đồ momen
Biểu đồ lực cắt
Giá trò nội lực tại vò trí sau khi tổ hợp
(-)
GOI2 DC CE CLL
M =1.25×M +1.25×M +1.75×M 0=
(-)
GOI2 DC CE CLL
V =1.25×V +1.25×V +1.75×V 833423.2 Nmm=
(+)
HLB DC CE CLL
M =1.25×M +1.25×M +1.75×M 45004852653Nmm=

(+)
DAGIAO DC CE CLL
V =1.25×V +1.25×V +1.75×V -189058710.2N=
*Sơ đồ tính toán 3
Là sơ đồ khi hợp long giữa nhưng khối bê tông chưa đủ cường độ. Lúc này
tải trọng tác dụng lên bao gồm :
DC
bt
: Tải trọng bản thân khối hợp long giữa.
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
DC
bt
= 240.53×1000 = 240530 N (chia đôi trọng lượng cho 2 phần kết
cấu)
M
DC
= DC
bt
× 500 = 240530 × 500 = 120266354 Nmm (có momen do
trọng lượng lệch tâm của khối hợp long giữa ).
CLL : Hoạt tải thi công phân bố trên chiều dài toàn bộ khối hợp long giữa ta
qui về tại vò trí cuối đốt 15.
CLL = 6.816 N/mm ×1000 =6816 N
M
CLL
= CLL × 500 = 6816 × 500 = 3408000 Nmm
CE : Tải trọng của xe đúc chưa dở xuống.
CE = 1200000/2 = 600000 N
M

CE
= 600000 × 500 = 30000000 Nmm
Tổ hợp tải trọng được thực hiện như sau:
(-)
GOI3 DC CE CLL
M =1.25×M +1.25×M +1.75×M
(-)
GOI3 DC CE CLL
V =1.25×V +1.25×V +1.75×V
Biểu đồ momen và lực cắt được tính bằng Midas 7.01 như sau :
Biểu đồ momen
Biểu đồ lực cắt
Giá trò nội lực tại vò trí sau khi tổ hợp
(-)
GOI3 DC CE CLL
M =1.25×M +1.25×M +1.75×M -47876184050 Nmm=
(-)
GOI3 DC CE CLL
V =1.25×V +1.25×V +1.75×V 836265.22 Nmm=
*Sơ đồ tính toán 4
Là sơ đồ khi hợp long giữa đã thành cường độ. Cáp hợp long giữa đã căng và
tháo xe đúc và ván khuôn ,tải trọng hoạt tải thi công. Khi đó tải trọng tác dụng
gồm :
CLL : Hoạt tải thi công phân bố trên chiều dài toàn bộ cầu theo chiều tháo
dỡ
CLL = 6.816 N/mm
CE : Tải trọng của xe đúc dỡ xuống.
CE = 1200000/2 = 600000 N
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO

Tổ hợp tải trọng được thực hiện như sau:
(+)
GOI4 CE CLL
M =1.25×M +1.75×M
(+)
GOI4 CE CLL
V =1.25×V +1.75×V
(-)
GIUA4 CE CLL
M =1.25×M +1.75×M
(-)
GIUA4 CE CLL
V =1.25×V +1.75×V
Biểu đồ momen và lực cắt được tính bằng Midas 7.01 như sau :
Biểu đồ momen
Biểu đồ lực cắt
Giá trò nội lực tại vò trí sau khi tổ hợp
(+)
GOI4 CE CLL
M =1.25×M +1.75×M 25107195316 Nmm=
(+)
GOI4 CE CLL
V =1.25×V +1.75×V 1406040 Nmm=
(-)
GIUA CE CLL
M =1.25×M +1.75×M -33427940684 Nmm=
(-)
GIUA CE CLL
V =1.25×V +1.75×V -761928 N=
* Sơ đồ tính toán 5

Là sơ đồ khi hợp long giữa đã thành cường độ. Thi công xong lan can và lớp
phủ và cho hoạt tải hoạt động (khai thác). Khi đó tải trọng tác dụng gồm :
Tónh tải giai đoạn 2:
DC
LC
: Tónh tải của lan can tác dụng lên cầu
DC
LC
= 7N/mm × 2 =14 N/mm
DW : Tónh tải lớp phủ phân bố theo phương dọc cầu là
DW = 21.9375 N/mm
Hoạt tải : Hoạt tải xe HL93 (LL) bao gồm :
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Xe 3 trục
35 kN
145 kN
145 kN
4300
mm
4300
mm
tíi 900mm
mmm
600 mm nãi chung
300mm mót thõa cđa mỈt cÇu
Lµn thiÕt kÕ 3600 mm
Xe 2 trục
Tải trọng làn
Hệ số xung kích :

Tính mối nối bản mặt cầu IM=75%
Tính cho các cấu kiện khác :
trạng thái mỏi và đứt gãy IM=15%
trạng thái giới hạn khác IM=25%
Hệ số làn xe :
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Khi xếp tải 1 làn xe : m=1.2
Khi xếp tải 2 làn xe : m=1
Khi xếp tải 3 làn xe : m=0.85
Khi xếp tải >3 làn xe : m=0.65
Tổ hợp tải trọng được thực hiện như sau:
(+)
GOI4 CE CLL
M =1.25×M +1.75×M
(+)
GOI4 CE CLL
V =1.25×V +1.75×V
(-)
GIUA4 CE CLL
M =1.25×M +1.75×M
(-)
GIUA4 CE CLL
V =1.25×V +1.75×V
Giá trò nội lực tại vò trí sau khi tổ hợp
(+)
GOI4 CE CLL
M =1.25×M +1.75×M 25107195316 Nmm=
(+)
GOI4 CE CLL

V =1.25×V +1.75×V 1406040 Nmm=
(-)
GIUA CE CLL
M =1.25×M +1.75×M -33427940684 Nmm=
(-)
GIUA CE CLL
V =1.25×V +1.75×V -761928 N=
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
3. Tính toán trụ cầu
3.1. Các kích thước cơ bản của trụ cầu
62001500 1500
1000 1000
2000 1000
1800
3000
10002000
1500 15002000
9000
1800
2000
7500 1500 8005000400
500 10500 500
11500
8002000
LỚP PHỦ 70 mm
LỚP PHÒNG NƯỚC 10 mm
Chiều cao thân trụ h
1
= 9 m

Chiều dày bệ cọc h
2
=3m
Khoảng cách từ MNTT đến đỉnh bệ h
n
= 6.522m
Đường kính bo tròn của trụ b
1
= 1.5m
Bề rộng HCN của trụ theo phương ngang cầu b
2
=6.2m
Bề rộng bệ theo phương dọc cầu b
3
= 13.2 m
Bề rộng thân trụ theo phương phương dọc cầu b
4
= 3 m
Bề rộng bệ theo phương dọc cầu b
5
= 10m
3.2. Tải trọng tác dụng
3.2.1. Tải trọng bản thân
Bệ trụ
DC
b
= γxh
2
xb
3

xb
5
= 24.5x3x10x13.2 = 9.32x10
3
KN
Thân trụ
DC
tru
= γx(πxb
1
2
+b
2
xb
4
)xh
1
= 5.437x10
3
KN
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Tổng cộng
DC
1
= DC
b
+ DC
tru
=1.476x10

4
KN
3.2.2. Lực đẩy nổi ứng với MNTT
Lực đẩy nổi lên thân trụ WA = γ
n
xh
n
(πxb
1
2
+b
2
xb
4
) = 231.017 KN
3.2.3. Phản lực tại gối lên thân trụ
Phản lực gối do tỉnh tải phần 1 R
1
= 2627 (T)
Phản lực gối do tónh tải phần 2 R
2
= 251 (T)
Phản lực gối lớn nhất do hoạt tải R
LL
= 314 (T)
Tổng tải trọng tác dụng
N =1.25DC
1
–WA +1.25R
1

+1.5R
2
+1.75R
ll
= 6.257x10
3
(T)
3.3. Tính toán số lượng cọc khoan nhồi
Dùng cọc khoan nhồi D =1.5m
Chiều dài cọc khoan nhồi L = 56 m
3.3.1. Tính sức chụi tải của cọc theo vật liệu
(0.85 ' )
coc c c y s
Q f A f A
ϕ
= +
Đường kính cọc thiết kế D 1.5 m
Đường kính cốt thép D 25 mm
Số thanh thép thiết kế n
thanh
32 Thanh
Hệ số uốn dọc
ϕ
0.8
Sức chòu tải của cọc theo vật liệu Qvl 39767.85 KN
3.3.2. Tính toán sức chòu tải của cọc theo đất nền
R qp p qs s
Q Q Q
ϕ ϕ
= +

Tính sức kháng mũi cọc:
Q
p
= q
p
xA
p
= 4.3x1.767 = 7.598x10
3
KN
Tính sức kháng thành bên cọc:
Q
s
= q
s
xA
s
= 8.35x10
3
KN
Sức chòu tải của cọc theo đất nền:
R qp p qs s
Q Q Q
ϕ ϕ
= +
= 12673 (KN)
Sức chòu tải tính toán của cọc:
Q = min(Q
vl
, Q

R
) = 12673 (KN)
Tính toán sơ bộ số cọc theo công thức:
Gravity
N
n
Q
β
=
=
62570
1.5 7.405
12673
× =

SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Chọn n = 12 cọc , bố trí thành 4 hàng theo phương dọc cầu
4. Tính toán mố
4.1. Các kích thước cơ bản của mố
4.2. Tải trọng tác dụng lên mố
Phản lực do tónh tải phần 1 R
1
=336 (T)
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Phản lực do tónh tải phần 2 R
2
= 36 (T)
Tỉnh tải bản thân mố

Bệ mố 4025.00
Tường thân 968.59
Tường đầu 280.31
Mẩu đỡ bản quá độ 15.75
Tường cánh ( phần thân) 109.35
Tường cánh ( phần đuôi) 208.77
Đá kê gối 30.01
Tổng cộng (P
1
) 5645.66
Trọng lượng đất dắp lên mố
P
2
= 1796 KN
Tải trọng hoạt tải
Lấy kết quả xếp 3 làn xe đúng tâm từ MiDas R
LL
=314 KN
Tổng lực tác dụng
N =1.25(DC
1
+ P
1
+P
2
) +1.5R
2
+1.75R
ll
= 14634.012 (KN)

4.3. Tính toán số lượng cọc khoan nhồi
Dùng cọc khoan nhồi D =1.5m
Chiều dài cọc khoan nhồi L = 46 m
4.3.1. Tính sức chụi tải của cọc theo vật liệu
(0.85 ' )
coc c c y s
Q f A f A
ϕ
= +
Đường kính cọc thiết kế D 1.5 m
Đường kính cốt thép D 25 mm
Số thanh thép thiết kế n
thanh
32 Thanh
Hệ số uốn dọc
ϕ
0.8
Sức chòu tải của cọc theo vật liệu Qvl 39767.85 KN
4.3.2. Tính toán sức chòu tải của cọc theo đất nền
R qp p qs s
Q Q Q
ϕ ϕ
= +
Tính sức kháng mũi cọc:
Q
p
= q
p
xA
p

= 0.057x32x1.767 = 2.827x10
3
KN
Tính sức kháng thành bên cọc:
Q
s
= q
s
xA
s
= 4.45x10
3
KN
Sức chòu tải của cọc theo đất nền:
R qp p qs s
Q Q Q
ϕ ϕ
= +
= 7215.35 (KN)
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
Sức chòu tải tính toán của cọc:
Q = min(Q
vl
, Q
R
) = 7215.35 (KN)
Tính toán sơ bộ số cọc theo công thức:
Gravity
N

n
Q
β
=
=
14634
1.5 2.015
7215.35
× =

Chọn n = 6 cọc , bố trí thành 3 hàng theo phương dọc cầu
1250450045001250
1250 4500 1250
7000
11500
5. Dự kiến thi công
5.1. Thi công trụ T1
Bước 1: tạo mặt bằng thi công
- Làm hệ sàn đạo và khung dẫn hướng trên hệ nổi
- Tập kết vật liệu chuẩn bò khoan cọc
Bước 2: khoan cọc
- Đònh vò tim mố
- Dùng máy khoan sâu 50 cm để hạ ống vách
- Hạ ống vách bằng búa rung
- Dùng máy khoan và dung dòch bentonit khoan tới cao độ thiết kế
Bước 3: đổ bêtong
- Thổi rửa làm sạch hố khoan
- Lắp hạ lồng thép
- Đổ bêtong theo phương pháp ống rút thẳng đứng
- Đổ bêtông xong rút ống vách bằng cần cẩu

Bước 4: đóng cọc ván thép
- Dùng cần cẩu lắp đặt khung chống
- Dùng búa rung hạ cọc ván thép quanh khung chống tới cao độ TK
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
- Đào đất trong khung vây và hạ khung chống tới cao độ TK
- Liên kết khung chống với cọc ván thép để tiết tục đào đất tới cao độ TK
Bước 5: thi công bệ trụ
- Đập đầu cọc, vệ sinh hố móng
- Đổ bêtông lót
- Lắp đặt cốt thép, ván khuôn, thanh chống bệ trụ
- Đổ bê tông bệ trụ bằng vòi bơm bêtông
Bước 6: Thi công thân trụ
- Lắp đặt ván khuôn thân trụ, thanh chống, liên kết
- Đổ bê tông chia làm 3 đợt, đổ bêtong bằng vòi bơm bêtong
- Khi bêtong đạt cường độ tháo dỡ ván khuôn, nhổ cọc ván thép và các thiết
bò phụ tạm
5.2. Thi công mố
Bước 1: tạo mặt bằng thi công
- San ủi mặt bằng thi công mố
- Đònh vò tim bệ mố móng mố
- Vận chuyển vật tư, vật liệu đến công trường
Bước 2: thi công cọc
- Lắp đặt đưa máy khoan vào vò trí
- Khoan tạo lỗ cọc
- Lắp đặt ống dẫn, đặt lồng thép tiến hành đổ bê tông cọc khoan nhồi
Bước 3: đào hố móng
- Đào đất hố móng bằng máy xúc kết hợp thủ công
- Đào rãnh, hố tụ nước , hút cạn nước trong hố móng
- Đập đầu cọc, vệ sinh đầu cọc

Bước 4: thi công bệ mố
- Tạo phẳng hố móng và rải cát đệm
- Lắp đặt ván khuôn bệ mố, và lắp đặt cốt thép bệ
- Đổ bê tông bệ qua máng
- Tháo ván khuôn bệ mố
- Đổ đất hố móng đến cao độ đỉnh bệ
Bước 5: thi công thân mố
- Lắp đặt ván khuôn và cốt thép thân mố
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
- Đổ bêtong thân mố
- Lắp đặt ván khuôn và cốt thép tường cánh, đỉnh
- Đổ bêtong tường cánh và tường đỉnh
- Tháo ván khuôn khi đổ bêtong dù cường độ
- Đắp đất nón mố, thi công bản quá độ, đường dẫn đầu cầu và hoàn thiện mố
5.3. Thi công kết cấu nhòp chính
Bước 1: thi công khối đỉnh trụ K0
- Chuẩn bò vật tư, máy móc, thiết bò
- Dùng cẩu lắp dựng đà giáo mở rộng trụ
- Lắp ván khuôn, cốt thép khối K0 và các cấu kiện chôn sẵn
- Đổ bêtong khối K0
- Khi bêtong đạt cường độ tiến hành căng cáp khối K0
Bước 2: thi công các đốt hẫng tiếp theo
- Dùng cần cẩu lắp dựng xe đúc
- Lắp đặt ván khuôn, cốt thép và các cấu kiện chôn sằn của các khối
- Đổ bêtong khối
- Khi bêtong đạt cường độ tiến hành căng cáp DƯL khối
- Di chuyển xe đúc và các cấu kiện chôn sẵn của các đốt tiếp theo
Bước 3: Thi công đốt hợp long
- Hợp long biên sau đó hợp long giữa

- Di chuyển xe đúc vào vò trí và đònh vò xe đúc
- Điều chỉnh cao độ và độ lệch tâm theo phương ngang
- Lắp ván khuôn, cốt thép
- Đổ bêtong
- Khi bêtong đạt cường độ tiến hành căng cáp DƯL thớ dưới
Bước 4: Hoàn thiện
- Thi công lan can, lớp phủ, thoát nước, chiếu sáng
- Hoàn thiện toàn bộ cầu
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PHAN QUỐC BẢO
CẦU VÒM ỐNGTHÉP NHỒI BÊTÔNG
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN
1.1. Tiêu chuẩn thiết kế
- Hiện nay chưa có quy trình thiết kế riêng cho cầu vòm thép nhồi bêtông, vì
vậy trong phạm vi đồ án này, sử dụng các tiêu chuẩn khác như ASSHTO
LRFD, tiêu chuẩn châu u Eurocode 4 1994 (EC4), và tiêu chuẩn CECS 28
-90 (Trung Quốc).
− Cầu thiết kế theo dạng vónh cửu
− Thiết kế theo 22TCN272 – 05
− Tần suất lũ thiết kế 1 %
− Chương trình tính toán MIDAS/Civil 7.01
− Kết cấu nhòp chính : Dầm cứng – vòm mềm
1.2. Sơ đồ kết cấu
1.2.1. Kết cấu phần trên
-Sơ đồ bố trí chung toàn cầu : 2@33+96+2@33
Nhòp dẫn : dầm I 33 m căng trước
Nhòp chính : vòm ống thép nhồi bêtông có chiều dài 96m
Chiều cao đường tên : 19.2 m
Bề rộng phần xe chạy : 3x3.5 m

Bề rộng chân lan can : 0.5 m
Bề rộng phần chân vòm : 1.2 m
Bề rộng toàn cầu : B = 3x3.5 +2x(0.5+1.2)=13.9 m
-Tiêu chuẩn vật liệu
+Bê tông có
'
c
f
= 50 (MPa).
c
γ
= 25 (kN/m3).
Ec = 0.043
1.5 '
c c
fγ
= 35750 (MPa).
+Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM – grade 270 có các chỉ
tiêu sau:
+Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu:
E
s
= 200000 (MPa).
F
y
= 400 (MPa).
SVTH: BÙI ANH DŨNG Trang 25