Thiết kế cầu vượt sông trên đường ô tô

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

lời nói đầu.
rong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ đất nớc, Giao thông Vận tải là ngành đã
có những đóng góp quan trọng. Cùng với sự phát triển liên tục của đất nớc
trong những năm qua, lĩnh vực xây dựng cơ bản nói chung và xây dựng công
trình giao thông nói riêng đã và đang đợc Nhà nớc đầu t phát triển và có những
thành tựu đáng tự hào. Trong những năm tới, để thực hiện sự nghiệp CNH - HĐH
đất nớc càng đòi hỏi GTVT phải đi trớc một bớc, phục vụ cho mục tiêu phát triển
kinh tế xã hội.
T
Những năm gần đây, cùng với sự đầu t lớn của nhà nớc vào hệ thống giao
thông, các công nghệ xây dựng công trình giao thông tiên tiến đã đợc đa vào
Việt Nam. Để đáp ứng yêu cầu của thực tế, đòi hỏi trình độ của ngời kỹ s công
trình ngày càng cao. Nhằm đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp xây dựng đất nớc
trong lĩnh vực Giao thông Vận tải, trong những năm qua Trờng Đại Học GTVT
đã không ngừng mở rộng quy mô và nâng cao chất lợng đào tạo.
Sau quá trình học tập và tích luỹ kiến thức trong trờng Đại học Giao
Thông Vận Tải Hà Nội, đến nay em đợc giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp
chuyên ngành Cầu Hầm. Đề tài đợc sự hớng dẫn trực tiếp của PGS -TS. Trần
Đức Nhiệm cùng sự hớng dẫn của các thầy cô giáo trong Bộ môn Cầu - Hầm
khoa Công trình Trờng Đại Học GTVT Hà Nội. Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn
chân thành tới các thày cô giáo Khoa Công Trình nói chung, đặc biệt là sự giúp
đỡ, hớng dẫn tận tình của thầy Trần Đức Nhiệm và thầy đọc duyệt Nguyễn Văn
Chừng
Trong quá trình thực hiện đồ án, bằng kiến thức đã tích luỹ đợc cùng với
sự học hỏi liên tục, nhng do thời gian và nhiều hạn chế khác nên chất lợng đồ án
có thể cha đợc nh ý. Rất mong nhận đợc sự nhận xét, góp ý của các thầy, cô
giáo cùng toàn thể các bạn.
Hà Nội - Tháng 5 Năm 2005.
Sinh viên.

Mục lục
Trang
lời nói đầu 1
Phần 1 - giới thiệu chung 4
PHần 2 - thiết kế sơ bộ
6
Chơng I- Phơng án sơ bộ 1 : Phơng án cầu đúc hẫng
2
II.1.1. Giới thiệu chung về phơng án
2
II.1.2. Tính toán sơ bộ kết cấu nhịp
3
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-245-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

II.1.3. Tính toán sơ bộ trụ cầu
11
II.1.4. Tính toán sơ bộ mố cầu
14
Chơng II- Phơng án sơ bộ 2 : Cầu khung T dầm đeo
19
II.2.1. Giới thiệu chung về phơng án
19
II.2.2. Tính toán sơ bộ kết cấu nhịp
21
II.2.3. Tính toán sơ bộ trụ cầu
31
II.2.4. Tính toán sơ bộ mố cầu

35
Chơng III- Phơng án sơ bộ 3 : Phơng án cầu dây văng
40
II.3.1. Giới thiệu chung về phơng án
40
II.3.2. Tính toán và chọn các tham số cơ bản
40
Chơng IV- So sánh và lựa chọn phơng án cầu
47
II.4.1. Phơng án 1 : Cầu liên tục đúc hẫng
47
II.4.2. Phơng án 2 : Cầu khung T - dầm đeo
47
II.4.3. Phơng án 3: Cầu dây văng dầm cứng BTCT
47
II.4.4. So sánh và lựa chọn phơng án
48
Phần 3- Thiết kế kỹ thuật
49
Giới thiệu chung về phơng án kỹ thuật
49
Chơng I- Tính toán bản mặt cầu
50
I.1. Cấu tạo bản mặt cầu
50
I.2. Xác định tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu
51
I.3. Tính toán nội lực tại các mặt cắt
52
I.4. Tính toán cốt thép và kiểm toán bản

55
I.5. Tính toán bản hẫng
57
Chơng II- Tính toán dầm ngang
60
II.1. Cấu tạo dầm ngang
60
II.2. Tải trọng tác dụng lên dầm ngang
60
II.3. Tính duyệt và bố trí cốt thép
62
Chơng III- Tính CDV chịu tĩnh tải và điều chỉnh nội lực
66
III.1. Mục đích ĐCNL và các giả thiết cơ bản
66
III.2. Lý thuyết tính toán điều chỉnh nội lực
67
III.3. Tính toán điều chỉnh nội lực
69
Chơng IV- Tính và kiểm duyệt dây văng
83
IV.1. Tính nội lực trong các dây văng
83
IV.2. Kiểm duyệt các dây văng theo cờng độ
88
Chơng V- Tính và kiểm duyệt dầm dọc
90
V.1. Cấu tạo dầm dọc
90
V.2. Tính toán nội lực

90
V.3. Tính và bố trí cốt thép DƯL cho dầm dọc
96
Chơng VI- Tính toán tháp cầu
103
VI.1. Cấu tạo tháp cầu
103
VI.2. Nội dung tính toán và kiểm toán tháp cầu
103
VI.3. Xác định các THTT tác dụng tại các mặt cắt theo
phơng dọc cầu.
104
VI.4. Xác định các THTT tác dụng tại các mặt cắt theo
phơng ngang cầu.
108
VI.5. Tính toán và bố trí cốt thép
112
VI.6. Tính toán móng tháp cầu
114
Chơng VII- Tính toán mố cầu
136
VII.1. Cấu tạo mố
136
VII.2. Tính toán mố
137
VII.3. Tính toán gối cầu
158
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-246-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Phần 3- Thiết kế tổ chức thi công
164
Chơng I- Tổ chức thi công tổng thể
164
I.1. Tổ chức thi công mố và tháp cầu
164
I.2. Tổ chức thi công kết cấu nhịp
165
Chơng II- Tính toán thiết kế thi công
167
II.1. Thiết kế Tính toán vòng vây cọc ván thép
167
II.2. Thiết kế Tính toán ván khuôn thép
170
II.3. Thiết kế Tính toán kết cấu mở rộng tháp
174
II.4. Lựa chọn máy móc thiết bị phục vụ thi công
176
- Phần I -
Giới thiệu chung
I.1. Nhiệm vụ thiết kế.
Thiết kế cầu vợt sông trên đờng ô tô .
Khổ cầu: +2@
- Thiết kế 3 phơng án sơ bộ. So sánh và lựa chọn phơng án thiết kế kỹ thuật.
- Thiết kế kỹ thuật phơng án kiến nghị: thiết kế chi tiết kết cấu nhịp cầu chính, 1 mố và
1 trụ chính.
- Thiết kế tổ chức thi công và thiết kế thi công chi tiết 3 - 4 hạng mục.
I.2. Các số liệu chủ yếu.

I.2.1. Mặt cắt sông
18.96
40.6
24.60 28.20
9
39.0
41.43
18.30
10 11 13
43.0
42.61
33.78
12
43.1
26.94
14
MNTN: 47.25
MNCN: 54.0
MNTT: 52.13
28.00
50.2
45.4
15 16
24.60
54.98
27.90
17
55.15
52.96
27.35

55.20
Cao độ t nhiên (m)
Khoảng cách lẻ (m)
Tên cọc
52.70
23.70 27.11
MSS: 0.00
15.95
46.5
21.55
54.0
52.0
29.22
20.6
49.48
50.10
28.40
1 2
47.1
48.9
21.60
3
21.90
4
24.90
42.6
43.5
17.4018.00
5 6
40.8

41.1
7 8
22.80
42.6
43.5
39.0
I.2.2. Đặc điểm về địa chất :
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-247-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Khoan thăm dò địa chất tại khu vực dự kiến xây dựng cầu với số lợng 4 lỗ khoan: 2 lỗ
trên bờ, 2 lỗ dới nớc. Căn cứ vào quá trình theo dõi khoan hiện trờng và kết quả các chỉ
tiêu cơ lý trong phòng thí nghiệm, theo thứ tự từ trên xuống có thể phân địa tầng thành
các lớp nh sau:
- Lớp 1 : Đất hữu cơ
- Lớp 2: Sét màu vàng nhạt trạng thái dẻo cứng
- Lớp 3: Sét pha cát màu nâu trạng thái dẻo cứng
- Lớp 4: Cát hạt nhỏ trạng thái chặt
- Lớp 5: Cát hạt vừa chặt lẫn dăm sạn.
I.2.3. Đặc điểm về thuỷ văn:
- Mực nớc cao nhất (MNCN) : + 54.00m
- Mực nớc thông thuyền (MNTT) : + 52.13m
- Mực nớc thấp nhất (MNTN) : + 47.25m.
I.2.4. Khổ cầu : K = +2@
I.2.5. Tải trọng thiết kế : HL93 + Ngời 300kg/m
2
I.2.6. Khổ thông thuyền : Khổ thông thuyền ứng với sông cấp II : 80 x 9 m
I.2.7. Tiêu chuẩn thiết kế : TCN 272-01.

đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-248-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

- phần II-
thiết kế sơ bộ
- chơng I -
Phơng án sơ bộ 1
Phơng án cầu đúc hẫng
I. Giới thiệu chung về phơng án cầu
1. Sơ đồ cầu và kết cấu phần trên
- Toàn cầu gồm có 5nhịp đợc bố trí nh sau:
L
cầu
= 3@33
m
+72
m
+ 120
m
+72
m
+ 3@33
m
= 462
m
- Nhịp chính là một dầm BTCT DƯL, thi công theo công nghệ đúc hẫng cân
bằng đối xứng.
- Khổ cầu : +2@= 16.5m

đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-249-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

- Nhịp chính dầm có tiết diện hình hộp chiều cao tại gối 6 m. Tại giữa nhịp và
cuối nhịp biên là 3 m cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo
phù hợp yêu cầu chịu lực và mỹ quan kiến trúc.
- Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp.
+ BT Mác 500
+ Thép cờng độ cao dùng loại 7 bó sợi hãng Fressine
+ Thép cấu tạo dùng CT
3
2. Kết cấu phần dới .
- Dùng trụ thân hẹp BTCT đổ tại chỗ BTM 300
- Phơng án móng dùng móng cọc đài thấp, cọc khoan nhồi đờng kính 1,5 m.
- Mố cầu dùng mố chữ U - BTCT trên móng cọc khoan nhồi đờng kính 1.5m.
3. Tiêu chuẩn kỹ thuật .
- Qui trình thiết kế : Qui trình mới TCVN-272-01 do bộ giao thông vận tải ban
hành.
- Tải trọng tác dụng HL93.
- Khổ cầu +2@= 16.5m
- Khổ thông thuyền 80 m x 10 m.
II. Nội dung tính toán phơng án sơ bộ thứ nhất
- Trong phơng án sơ bộ yêu cầu tính toán KCN trong giai đoạn khai thác.
- Tiết diện tại hai mặt cắt.
+ Mặt cắt đỉnh trụ.
+ Mặt cắt giữa nhịp chính.
- Tính toán 1 trụ, 1 mố: kiểm toán và tổ hợp tảI trọng tác dụng lên trụ, mố tại
mặt cắt đáy bệ móng, sơ bộ tính số cọc.

1. Tính toán kết cấu nhịp .
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-250-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

- Cần kiểm toán tại 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 nh hình vẽ.
1.1 Sơ bộ chọn các kích thớc .
- Chiều dài kết cấu nhịp: đối với kết cấu nhịp liên tục chiều dài nhịp biên L'=
(0,6 ữ 0,75) chiều dài nhịp chính L. Tuỳ thuộc vào chiều dàI nhịp chính để quyết
định tỉ lệ trên sao cho khi hoạt tảI đặt tại nhịp giã thì gối ở mố không bị nhổ.
+ Trong PA này do chiều dài nhịp chính không lớn lắm nên chọn
L
chính
= 120m
L
biên
= 72m = 0,6L
chính
.
- Xác định kích thớc mặt cắt ngang: Dựa vào công thức kinh nghiệm mối quan
hệ, chiều cao của hộp, dày máng, dày đáy và khổ cầu ta chọn mắt cắt ngang nh
hình vẽ
1.2 . Tính toán đặc trng hình học .
300
300
600
10000
18000
13500/2=6750

250
5
5
0
1500
1/2mặt cắt tai gối Ko
330
1000
300
6000
250
570
3360150
1500500 250
3000
570
250
250
250
250
320
330
1500
300
300
330
400
15001735
16851500
300

330
3000
3360
6
0
0
800
150
13500/2=6750
2%
1/2mặt cắt giữa nhịp
2%
1500250 500
1.2.1 . Xác định phơng trình thay đổi dầm .
- Giả thiết đáy dầm thay đổi là 1 parabol, đỉnh đờng parabol tại mặt cắt giữa
nhịp.
- Cung Parabol cắt trục hoành tại sát gối cầu bên trái.
- Phơng trình có dạng : y= ax
2
+ bx +c
y=2ax+b
Tại hoành độ x=0 thì y=H
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-251-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Tại hoành độ x=L/2 thì y=h và y=0
Với H,h lần lợt là chiều cao dầm chủ tại gối và giữa nhịp chính.
H=6m; h=3m.

Thay vào đIều kiện trên ta xác định đợc phơng trình đờng cong đáy dầm chủ:
Vậy phơng trình có dạng:

XXy
59
6
59
3
2
2
+=
1.2.2. Xác định phơng trình thay đổi chiều dầy đáy dầm.
Giả thiết đỉnh đáy dầm thay đổi là 1 parabol, đỉnh đờng parabol tại mặt cắt
giữa nhịp. Gốc toạ đặt cách tim gối trên trụ 1m
- Cung Parabol cắt trục hoành tại sát gối cầu bên trái.
- Phơng trình có dạng : y= ax
2
+ bx +c
y=2ax+b
Tại hoành độ x=0 thì y=H-Z
Tại hoành độ x=L/2 thì y=h- z và y=0
Với H,h lần lợt là chiều cao dầm chủ tại gối và giữa nhịp chính.
Z, z lần lợt là chiều dày bản đáy dầm chủ tại mặt cắt gối và giữa nhịp chính.
H=6m; h=3m; Z = 1m; z = 0.8m.
Thay vào đIều kiện trên ta xác định đợc phơng trình đờng cong đỉnh đáy dầm
chủ:
1.
118
2.11
.

118
2.11
2
2
++=
XXy
1.2.3. Chia đốt dầm
Để đơn giản khi thi công, tình trạng thiết bị hiện có ta chia các đốt nh sau:
+ Đốt đỉnh trụ dài 14 m
+ Các đốt dài 4 m
+ Đốt hộp long 2 m
4000 4000 4000 4000 4000 4000 6000
2
6000
7 6 5 4 3
4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000
12 11 10 9 815 14 13
4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 2000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
120000
6000 4000
1.2.4. Tính toán đặc trng hình học của tiết diện.
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-252-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

- Để tính toán đặc trng hình học của các mặt cắt dâm chủ ta vẽ các mặt cắt
trên AUTOCAD và tính. Trong chơng trình này ta chỉ cần nhập toạ độ mặt cắt
ngang dầm chủ sẽ đợc các đặc trng hình học của mặt cắt dầm chủ tại đó.

Bảng tính đặc trng hình học các mặt cắt nguyên:
REGIONS 1
Area: 23832584.0765
Centroid: X: 0.000
Y: 2906.8821
Moments of inertia: X: 3.3082E+14
Y: 3.7853E+14
Product of inertia: XY: -3.3175E+10
Radii of gyration: X: 3725.7268
Y: 3985.3358
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 1.2944E+14 along [1.0000 0.0000]
J: 3.7853E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 2
Area: 22807571.0722
Centroid: X: 0.0000
Y: 2642.2203
Moments of inertia: X: 2.6038E+14
Y: 3.6667E+14
Product of inertia: XY: 14.5833
Radii of gyration: X: 3378.7974
Y: 4009.5684
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 1.0115E+14 along [1.0000 0.0000]
J: 3.6667E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 3
Area 22170513.1860
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-253-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Centroid: X: 0.0000
Y: 2481.7793
Moments of inertia: X: 2.2242E+14
Y: 3.5908E+14
Product of inertia: XY: 1.5139
Radii of gyration: X: 3167.3701
Y: 4024.4693
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 8.5866E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.5908E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 4
Area: 21580972.2193
Centroid: X: 0.0308
Y: 2333.8399
Moments of inertia: X: 1.9060E+14
Y: 3.5192E+14
Product of inertia: XY: 3041322353.9976
Radii of gyration: X: 2971.8725
Y: 4038.1681
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 7.3056E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.5192E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 5
Area:
21048086.3916
Centroid: X: 0.0000
Y: 2197.8031
Moments of inertia: X: 1.6406E+14

Y: 3.4524E+14
Product of inertia: XY: 1.3709
Radii of gyration: X: 2791.8730
Y: 4050.0070
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-254-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 6.2391E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.4524E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 6
Area:
20535770.6220
Centroid: X: 0.0000
Y: 2066.8972
Moments of inertia: X: 1.4078E+14
Y: 3.3869E+14
Product of inertia: XY: 2.7904
Radii of gyration: X: 2618.2900
Y: 4061.1304
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 5.3052E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.3869E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 7
Area:
20111653.8942
Centroid: X: 0.000
Y: 1963.3145

Moments of inertia: X: 1.2373E+14
Y: 3.3328E+14
Product of inertia: XY: -5067711424.3737
Radii of gyration: X: 2480.3959
Y: 4070.8318
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 4.6212E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.3328E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 8
Area:
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-255-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

19699114.3880
Centroid: X: -0.0337
Y: 1857.0219
Moments of inertia: X: 1.0778E+14
Y: 3.2783E+14
Product of inertia: XY: -2409664589.6003
Radi of gyration: X: 2339.0311
Y: 4079.4148
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 3.9842E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.2783E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 9
Area:
19348427.6106
Centroid: X: 0.0000

Y: 1771.1892
Moments of inertia: X: 9.5744E+13
Y: 3.2322E+14
Product of inertia: XY: -0.9168
Radii of gyration: X: 2224.5027
Y: 4087.2055
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 3.5046E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.2322E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 10
Area:
19067473.4695
Centroid: X: 0.0000
Y: 1704.9054
Moments of inertia: X: 8.6987E+13
Y: 3.1953E+14
Product of inertia: XY: -1.1749
Radii of gyration: X: 2135.8968
Y: 4093.6203
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-256-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 3.1563E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.1953E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 11
Area: :
18829181.3536

Centroid: X: 0.0000
Y: 1643.6597
Moments of inertia: X: 7.9455E+13
Y: 3.1628E+14
Product of inertia: XY: 5.0645
Radii of gyration: X: 2054.2136
Y: 4098.4315
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 2.8586E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.1628E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 12
Area: 18635050.0389
Centroid: X: 0.0000
Y: 1595.6819
Moments of inertia: X: 7.3806E+13
Y: 3.1365E+14
Product of inertia: XY: -5.4942
Radii of gyration: X: 1990.1207
Y: 4102.5688
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 2.6357E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.1365E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 13
Area:
18473993.0758
Centroid: X: 0.0000
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-257-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Y: 1552.8021
Moments of inertia: X: 6.9023E+13
Y: 3.1140E+14
Product of inertia: XY: -55.0576
Radii of gyration: X: 1932.9258
Y: 4105.6265
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 2.4478E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.1140E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS14
Area: 18404647.2787
Centroid: X: 0.0000
Y: 1537.6386
Moments of inertia: X 6.7325E+13
Y: 3.1048E+14
Product of inertia: XY: -0.0002
Radii of gyration: X: 1912.5983
Y: 4107.2935
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 2.3810E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.1048E+14 along [0.0000 1.0000]
REGIONS 15
Area: 18358486.5852
Centroid: X: 0.0000
Y: 1527.5273
Moments of inertia: X: 6.6207E+13
Y: 3.0988E+14
Product of inertia: XY: -6.1713
Radii of gyration: X: 1899.0419

Y: 4108.4462
Principal moments and X-Y directions about centroid:
I: 2.3371E+13 along [1.0000 0.0000]
J: 3.0988E+14 along [0.0000 1.0000]
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-258-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Mặt
cắt
y
i
(m) F(m
2
)
S
x
(m
3
)
J
x
(m
4
)
J
th
(m
4

)
1 2.9068821 23.83 69.278512 3.31E+02 1.29E+02
2 2.6422203 22.81 60.2626273 2.60E+02 1.01E+02
3 2.4817793 22.17 55.0223207 2.22E+02 8.59E+01
4 2.3338399 21.58 50.366534 1.91E+02 7.31E+01
5 2.1978031 21.05 46.2595495 1.64E+02 6.24E+01
6 2.0668972 20.54 42.4453268 1.41E+02 5.30E+01
7 1.9633145 20.11 39.4855017 1.24E+02 4.62E+01
8 1.8570219 19.7 36.5816868 1.08E+02 3.98E+01
9 1.7711892 19.35 34.269726 9.57E+01 3.50E+01
10 1.7049054 19.07 32.5082385 8.70E+01 3.16E+01
11 1.6436597 18.83 30.9487666 7.95E+01 2.86E+01
12 1.5956819 18.64 29.7356121 7.38E+01 2.64E+01
13 1.5528021 18.47 28.6864552 6.90E+01 2.45E+01
14 1.5376386 18.4 28.2996961 6.73E+01 2.38E+01
15 1.5275273 18.36 28.0430894 6.62E+01 2.34E+01
Tính mô men tại mặt cắt đỉnh trụ trong quá trình thi công do trọng lợng bản
thân dầm ; Trọng lợng ván khuôn , xe đúc và các tảI trọng thi công:
- Tĩnh tải giai đoạn I đã đợc khai báo trong mô hình SAP2000 để đợc tự
tính.
- Trọng lợng ván khuôn lấy 20tấn
- Trọng lợng xe đúc 60tấn
- Tải trọng thi công đợc lấy thống nhất là 0.2T/m
2
.
- Tĩnh tải giai đoạn II đợc tính nh sau:
Trọng lợng gờ chắn.
g
gc
= 0,4875 T/m

Lớp phủ bê tông atsphal: Dày 5 cm trọng lợng 0,115 T/m
2
Bê tông bảo hộ dầy 3 cm: 0,072 T/m
2
Lớp phòng nớc dày 1 cm 0,015 T/m
2
Lớp tạo dốc 1,0 cm 0,02266 T/m
2
= 0,22466 T/m
2
Tải trọng rải đều của lan can:
q
lc
= 0,12 T/m
Tổng cộng tĩnh tải giai đoạn II là:
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-259-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

q
I
tc
= 0.12 + 0.22466*16.5+0.4875 = 4.31439T/m
Mô men lớn nhất tại mặt cắt đỉnh trụ ứng với trờng hợp cánh hẫng dài nhất, tức
là khi đúc tới đốt cuối cùng.
M = M
BT
+ (P
VK

+P
XE
).L + q
TC
.B.L
2
/2
Trong đó :
M
bt
- là mô men tại mặt cắt đỉnh trụ do tác dụng của trọng lợng bản thân dầm.
L - là chiều dài cánh hẫng lớn nhất: L=59m.
B - là chiều rộng toàn bộ cầu : B = 17.7m
Khối lợng từng đốt đợc tính theo bảng sau:
TT F(m
2
) L(m) P(tấn)
1 23.83258408 2 119.1629204
2 22.80757107 6 349.8011636
3 22.17051319 4 224.8904213
4 21.58097222 4 218.757427
5 21.04808639 4 213.1452931
6 20.53577062 4 207.9192851
7 20.11165389 4 203.2371226
8 19.69911439 4 199.0538414
9 19.34842761 4 195.23771
10 19.06747347 4 192.0795054
11 18.82918135 4 189.4832741
12 18.63505004 4 187.321157
13 18.47399308 4 185.5452156

14 18.40464728 4 184.3932018
15 18.35848659 4 183.8156693
Giá trị mô men do tính tải của cánh dầm trong thi công và tải trọng xe đúc


3 4 12x4 4
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-260-

0
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10

10
14
14
tải
trọng
xe đúc
60
T
15
13
13
12
12
11
11
Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Mô hình trên SAP2000 ta đợc giá trị mô men âm lớn nhất trên đỉnh trụ do tải
trọng bản thân , trọng lợng xe đúc, trọng lợng ván khuôn và tảI trọng thi công
nh sau:
M = -91859.819 T.m
* Tính sơ bộ cốt thép cho mặt cắt gối:
Ta dùng BT M 500 có f
c
= 50Mpa.
Thép dùng 19 bó 7 sợi 12.7 để đơn giản ta không xét tới cốt thép thờng.
Tại mặt cắt tính toán có h = 6m ; Bb = 9.4m; dự kiến dc=0.25m.
dp = h-dc = 6- 0.25 =5.75 m
Quy đổi mặt cắt hộp ra chữ T theo nguyên tắc sau:
Chiều cao tiết diện quy đổi bằng chiều cao tiết diện hộp.

Bề rộng cánh tiết diện tiết diện quy đổi bằng bề rộng đáy hoặc bề rộng bản
của tiết diện hộp.
Chiều dày sờn dầm của tiết diện quy đổi bằng tổng chiều dày các sờn dầm của
tiết diện hộp.
Chiều dày cánh của tiết diện quy đổi đợc xác định tơng đơng về diện tích với
tiết diện hộp.
Mặt khác cũng để đơn giản cho kiểm toán, ta quy ớc tất cả các tiết diện đều
chịu mômen với trị số dơng , tiết diện nào chịu mô men âm (kéo thớ trên) sẽ đợc
xoay ngợc lại để thống nhất tiết diện quy đổi có thớ dới chịu kéo.
bw
hf
bt
H
bb
hb

đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-261-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

1.2.5 Tính mất mát ứng suất trong bê tông cốt thép dự ứng lực:
1.2.5.1 Câc chỉ tiêu cơ lý của vật liệu:
Bê tông:
Cờng độ chịu nén khi uốn: fc=50 Mpa
Mô đun đàn hồi của bê tông: Ec=4800
'
c
f
= 33941 Mpa

Tỷ trọng của bê tông:

b
= 2.4 T/m
3
.
Cờng độ chịu nén của bê tông lúc bắt đầu đặt tảI hoặc tạo ứng suất trớc.
f
ci
=0.9.fc=45Mpa
Hệ số quy đổi hình khối ứng suất:

1
=0.85 - 0.05x
7
28'

c
f
= 0.7
Cờng độ chịu kéo khi uốn:
f
r
= 0.63
'
c
f
= 4.454 Mpa
Thép c ờng độ cao:
Sơ bộ chọn một bó thép cơng độ cao gồm có 19 tao xoắn đờng kính danh

định 12.7mm do hãng SVL sản xuất với các thông số kĩ thuật nh sau:
Mặt cắt danh định:
A
str
=98.7mm
2
Đờng kính danh định.
D
n
=12.7 mm
Cấp của thép : 270 (Thép có độ chùng dão thấp)
Cờng độ chịu kéo cực hạn:
f
pu
=1860 Mpa
Cờng độ chảy:
F
py
=0.9xf
pu
= 0.9x1860=1674 Mpa
Mô đuyn đàn hồi quy ớc:
E=197000 Mpa
Hệ số ma sát:
à
=0.25
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-262-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp:
K=6.6x10
-7
(mm
-1
) = 6.6x10
-4
(m
-4
)
Ưng suất trong cốt thép ứng suất trớc khi kích:
f
pj
=1448 Mpa
Chiều dàI tụt neo:

L=0.01 m
Thép th ờng:
Giới hạn chảy tối thiểu của cốt thép thanh : f
y
=400 Mpa
Mô đun đàn hồi : E=2x10
5
Mpa.
1.2.6. Sơ bộ xác định diện tích cốt thép dự ứng lực cần thiết:
Theo đIều 5.7.1, các giả thiết có thể dùng để thiết kế kết cấu bê tông cốt thép,
bê tông cốt thép ứng suất trớc là:

Bê tông ƯST chịu kéo ỏ mặt cắt không bị nứt.

ứng biến trong bê tông thay đổi tuyến tính, trừ các cấu kiện và các vùng mà ở đó
cờng độ chịu lực thông thờng của vật liệu không thích hợp.

Tỉ lệ mô đun đàn hồi đợc làm tròn tới trị số nguyên.

Tỉ lệ mô đun đàn hồi không nhỏ hơn 6.
Ta lấy đIều kiện đầu tiên làm cơ sở để tính toán cốt thép cho dầm liên tục.
Từ công thức kiểm tra ứng suất kéo tại thớ dới (quy ớc thớ dới chứa cốt thép ƯST và
ứng suất kéo trong bê tông mang dấu dơng):
0
.
+=
b
th
b
th
b
y
I
M
y
I
eF
A
F
f
Trong đó:
F - là tổng lực kéo trong các bó cáp ứng suất trớc, đã trừ đI mất mát ứng
suất tức thời.(KN)

M - là trị số mô men tại đỉnh trụ đợc tính nh trên:
M = -91859.819 T.m
A - diện tích thu hẹp của mặt cắt dầm hộp.(m
2
).
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-263-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

I
th
- Mô men quán tính của tiết diện dầm hộp lấy đối với trục trung hoà nằm
ngang.(m
4
)
e - Độ lệch tâm của trọng tâm các bó cốt thép ứng suất trớc tới trục trung
hoà.(m): e=h-y
b
ds
Y
t
- Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ trên cùng của tiết diện.(m)
Y
b
- Khoảng cách từ trục trung hoà tới thớ dới cùng của tiết diện.(m)
Với giả thiết ứng suất trong cáp khi kích là : 0.6xfpu, ta tính ra sơ bộ diện tích bó
cáp là:
pu
ps

f
F
A
.6.0
=
Từ đó suy ra số bó cáp sơ bộ:
cable
ps
A
A
n =
Trong đó: A
cable
- là diện tích một bó cáp: A= 19x1.2668=24.0686 cm
2
Với mặt cắt đỉnh trụ có các đặc trng hình học nh sau:
Diện tích
A(m
2
)
S
đáy
(m
3
) y
b
(m) I
x
(m
4

)
I
th
(m
4
)
23.83 69.278512 2.9068821 3.31E+02
1.29E+02
Ta có độ lệch tâm của trọng tâm các bó cốt thép đối với trục trung hoà của tiết diện
đỉnh trụ là:
e=6 - 2.907- 0.25= 2.843 m.
Thay các thông số vào tính ra đợc F = 1.95E+04 T
Từ đó có thể tính ra diện tích cáp cần thiết :
A
ps
= 1.75E+05m m
2
=1.75E+03cm
2
Số bó cáp cần thiết : n = 72.7 bó
Vậy chọn số bó cáp là 74 bó.
Vậy tổng diện tích cáp thực tế là: A=74*24.0686 = 1781.0764cm
2
1.3. Kiểm toán theo trạng tháI giới hạn c ờng độ I tại mặt cắt đỉnh trụ:
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-264-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

1.3.1. Sức kháng uốn (theo đIều 5.7.3.2):

Công thức để kiểm tra:

.M
n


M
u
Trong đó:

- là hệ số sức kháng: =1 đối với kết cấu chịu kéo khi uốn.
M
n
- sức kháng uốn danh định của tiết diện tính theo công thức:
( )






+

+






=
22
85.0
222
.
1
''''
f
fcsyssysppspsn
h
a
hbwbf
a
dfA
a
dfA
a
dfAM

M
u
mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt đỉnh trụ do tổ hợp tảI trọng ứng với
trạng tháI giới hạn thứ nhất :
Tổ hợp tải trọng ứng với trạng thái giới hạn thứ nhất đợc lấy là tổ hợp bất lợi nhất
trong các tổ hợp sau:
- Xe hai trục lấy xung kích 25% kết hợp với tải trọng làn thiết kế.
- Xe tải thiết kế xung kích 25% kết hợp với tải trọng làn thiết kế.
- 90% hiệu ứng của 2 xe tải thiết kế 25% xung kích tổ hợp với 90% hiệu ứng
của tải trọng làn thiết kế.
Kết quả tổ hợp trong SAP2000 nh sau:
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-265-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

M
u
= -86292.854 T.m
A
PS
Tổng diện tích các bó cốt thép ứng suất trớc.
A
PS
= 1732.9392cm
2
f
ps
- ứng suất trung bình trong thép ứng suất trớc ở sức kháng danh định tính theo

phân tích 5.7.3.1.1-1 của tiêu chuẩn mới.
f
ps
= f
pu
(1-k.c/d
p
)
Với: k=2(1.04-f
py
/f
pu
) = 0.28
C khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén.
p
pu
psc
pups
d
f
kAbwf
fA
c
+
=
1
'
85.0

đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41

-266-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

d
p
khoảng cách từ thớ ngoàI cùng chịu nén tới trọng tâm các bó thép ƯST.
d
p
= 5.75m.
b chiều rộng cánh chịu nén : b = 9.4 m.
bw chiều dày bản bụng : bw=1.677 m.

1
hệ số quy đổi khối ứng suất : 0.7
h
f
chiều dày bản lắp dầm chủ : 0.371m
a chiều cao khối ứng suất tơng đơng.
a=c.

1
Suy ra : a = 1185.935* 0.7 = 830.1545mm.
Thay số ta có:

. M
n
= 89312.54 T.m > M
u
= 86292.854 T.m

Vậy kiểm toán đạt.
1.4. Kiểm toán theo trạng tháI giới hạn cờng độ I tại mặt cắt giữa nhịp.
Tơng tự ta cũng có : c = 1122.6 mm.
Suy ra : a = 785.82cm.
Thay số ta có: .M
n
= 55627.25 T.m > M
u
= 51012.86 T.m
Vậy kiểm toán đạt.
2. Tính trụ cầu
Giới thiệu chung:
Chọn cầu tạo 2 trụ nh nhau :Trụ thân đặc.
- Trụ đổ tại chỗ bằng BTCT thờng, M300, cốt thép thờng dùng loại CT
5
và CT
3

- Móng là móng cọc bệ cao đặt trên hệ cọc khoan nhồi 1m.
2.1. Tính toán trụ .
2.1.1. Tính toán tĩnh tải tác dụng lên đáy bệ .
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-267-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

- Các kích thớc cơ bản của trụ đợc chọn nh trên hình vẽ:

300
55001500

1500
5500
50004500 4500
6600
600
9500300
14000
2000
16400
14000
5500
5500
13000
1500
13000
50001500
1500
15005000
50001500
3250
3500
15005000
1500
10000
300
- Thân trụ
P
t
tc
= V

trụ
x2.5
= 13.767x12x2.5
= 413 T
n = 1,1 P
t
tt
= 454.3 T
- Bệ cọc
P
b
= V
b
x 2.5
P
b
= 2.5x6x14x2.5 = 525 T
Với n = 0,9
P
b
TT
= 472.5 T
n =1,1
P
bt
TT
= 477.5 T
- Tĩnh tải phần I và II:
Bằng cách khai báo các đặc trng hình học của các mặt cắt dầm , ta sử
dụng chơng trình phân tích kết cấu SAP2000 để tìm phản lực gối trụ do tĩnh tảI

bản thân và do tĩnh tảI giai đoạn II.
Tĩnh tải giai đoạn I :
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-268-

Thiết kế kỹ thuật THiết kế tháp cầu

Khai báo các thông số vật liệu và đặc trng hình học (chủ yếu là diện tích
mặt cắt ngang) của dầm chủ, sau đó tiến hành tổ hợp các mặt cắt lại để đợc các
phần tử có mặt cắt thay đổi dạng parabol.
Hệ số tải trọng của tĩnh tải phần I đợc lấy theo quy trình 79: n=1.1
Tĩnh tải giai đoạn II:
Tĩnh tải giai đoạn II gồm có:
Trọng lợng gờ chắn: g
gc
= 0,4875 T/m
Lớp phủ bê tông atsphal: Dày 5 cm trọng lợng 0,115 T/m
2
Bê tông bảo hộ dầy 3 cm: 0,072 T/m
2
Lớp phòng nớc dày 1 cm 0,015 T/m
2
Lớp tạo dốc 1,0 cm 0,02266 T/m
2
= 0,22466 T/m
2
TảI trọng rải đều của lan can:
q
lc
= 0,12 T/m

Tổng cộng tĩnh tải giai đoạn II là:
q
I
tc
= 0,12 + 0,22466x12.5+0,4875 = 3,415 T/m
Hệ số tải trọng đối với tĩnh tải phần II lấy nh quy trình 79 : n=1.5
Kết quả chạy chơng trình nh sau:
P
I
tc
= 2438.85 T
P
II
tc
= 346.69 T
Với n = 1,1 P
I
tt
= 2682.74 T
n= 0,9 P
I
tt
= 2194.965 T
Riêng tĩnh tải phần II phải lấy hệ số tải trọng lớn hơn 1: n=1.5
Vậy P
II
tt
= 520.035 T

2.1.2. Phản lực gối do hoạt tải .

- Dùng sơ đồ SAP ở trên chất hoạt tảI lên ta đợc phản lực tại gối trụ.
- Tải trọng tác dụng và các phản lực trên trụ nh sau:
Tải trọng ngời đi bộ : 0.3 T/m
2
.
Tải trọng làn trong HL93: 0.948 T/m
Xe tải thiết kế.
đặng trần hng Lớp Cầu Đờng anh b K41
-269-