Tính toán và thiết kế cầu dàn thép liên tục, vượt qua sông cấp 1 đồng bằng, khổ cầu 11m, H30,XB80

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Trờng Đại học giao thông vận tải hà Nội
Khoa công trình
bộ môn cầu hầm

Đồ án tốt nghiệp
tính toán & thiết kế
cầu DàN THéP LIÊN TụC
Giáo viên hớng dẫn : NGUYễN VĂN NHậM
Giáo viên đọc duyệt : CHU VIếT BìNH
Sinh viên thực hiện : dơng đăng khánh
Lớp : : CầU ĐƯờng bộ b k41
Hà Nội 5 - 2005
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 4 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp

Mở đầu
1.1.Khái quát về công trình
1.1.1.Nhiệm vụ thiết kế
Cầu vợt qua sông X thiết kế vĩnh cửu trên đờng ô tô .Sông thuộc loại sông
cấp 1 đồng bằng
1.1.2.Tải trọng thiết kế và khổ cầu
+Khổ cầu 8+2x1.5
+Đoàn xe tiêu chuẩn H30
+Xe bánh nặng XB80
+Tải trọng ngời đi 300Kg/m
2
1.1.3.Thuỷ lực thuỷ văn và thông thuyền
+Khổ thông thuyền B=80,h=10
+Tần suất thiết kế P=1%.

+Các loại mực nớc MNCN=5.00m
MNTT=4m
MNTN=0.5m
1.1.4.Đặc điểm về địa chất
+Lớp 1: Sét hạt vừa dày từ 0.85-2.26m
+Lớp 2 :Sét chảy dẻo dày từ 1.15-1.44m
+Lớp 3 :Sét pha cát dày 8.42m
+Lớp 4: Cát hạt vừa dày 9 m
+Lớp dới cùng là cát lẫn sỏi sạn
Mặt cắt ngang sông đợc cho cụ thể trên khổ a4.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 5 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
1.2.Dự kiến các phơng án sơ bộ

1.2.1.Phơng án sơ bộ 1
Cầu khung T dầm đeo
a)Kết cấu nhịp :
-Sơ đồ 54+84+54
-Nhịp đeo : Nhịp giản đơn 24m dự ứng lực kéo sau theo thiết kế định
hình .
+Bê tông của khung T ,bê tông của nhịp đeo mác 400
b) Mố trụ:
+Mố có dạng tờng bê tông cốt thép có tờng cánh dọc
+Trụ khung T liền khối
+Bệ trụ đặt trên móng cọc BTCT đờng kính 100cm
1.2.1.1Phơng án thi công
+Khung T thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng
+Nhịp đeo lao kéo dọc bằng giá lao cầu
+Thân trụ thi công bằng ván khuôn trợt

+Cọc khoan nhồi đổ bê tông bằng phơng pháp rút ống thẳng đứng
+Bệ trụ đổ bê tông bằng phơng pháp đổ bê toiong tại chỗ.
1.2.2.Phơng án sơ bộ 2
Cầu dàn thép
+Kết cấu nhịp :
-Sơ đồ 60+84+60
-Dàn có đờng biên song song
-Chiều cao h=10m
-Chiều dài khoang d=12m
+Dàn thép dạng tam giác không có thanh đứng ,thanh treo
+Phơng án mố trụ :
-Trụ thân đặc BTCT đặt trên bệ móng cọc khoan nhồi đờng kính 100cm
-Mố có dạng tờng bê tông cốt thép có tờng cánh dọc
-Bệ mố đặt trên cọc BTCT 40x40
1.2.2.1.Phơng án thi công :
+Thi công nhịp thép bằng phơng pháp lao kéo dọc có mũi dẫn nhịp giữa dựng
thêm trụ tạm cách trụ chính 24m
+Thi công cọc khoan theo phơng pháp rút ống thẳng đứng
+Nhịp thép thi công bằng phơng pháp lao kéo dọc có mũi dẫn và trụ tạm
1.2.3.Phơng án sơ bộ 3
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 6 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp

Cầu dầm liên tục BTCTDƯL
Thi công bằng phơng pháp đúc hẫng cân bằng
a)Kết cấu nhịp
+Sơ đồ :56+90+56
+Mặt cắt ngang hình hộp có thành đứng chiều cao thay đổi .Tại trụ
h=5.4m,tại đốt hợp long và đoạn đúc trên đà giáo có chiều cao h=2.5m

Bề rộng mặt cầu B=12m
b)Phơng án mố trụ :
-Trụ thân đặc BTCT đặt trên hệ móng cọc khoan nhồi đờng kính 100cm
-Mác bê tông thân trụ M300
-Mố có tờng cánh dọc đặt trên hệ cọc BTCT 40x40
1.2.3.1Phơng án thi công :
-Kết cấu nhịp thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng
-Đốt K
o
thi công nhờ đà giáo mở rộng trụ
+Thi công mố :
-Thi công cọc bằng phơng pháp đóng cọc
-Đổ bê tông tại chỗ bệ mố và thân mố
+Thi công trụ :
-Thi công đổ bê tông cọc khoan bằng phơng pháp rút ống thẳng đứng
-Bệ cọc đợc thi công bằng phơng pháp đổ bê tông tại chỗ ,thân trụ thi công
bằng phơng pháp ván khuôn trợt .Bản vẽ chi tiết và tổ chức thi công xem thiết
kế kỹ thuật và thiết kế tổ chức thi công
Phần i
Giới thiệu chung
I. Hiện trạng kinh tế - xã hội và giao thông khu vực nghiên cứu
I.1. Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực xây dựng cầu
Thành phố A là một tỉnh thuộc vùng duyên hải miền trung có vị trí địa lý thuận
lợi để mở rộng phát triển và giao lu kinh tế. Phía bắc giáp tỉnh X, phía nam giáp tỉnh
Y. Trong thời kỳ đổi mới chung của cả nớc, gần đây nền kinh tế tỉnh A đang có h-
ớng chuyển biến theo hớng giảm tơng đối tỷ trọng ngành nông lâm nghiệp, tăng tỷ
trọng ngành công nghiệp, dịch vụ để phù hợp với xu thế chung.Với vai trò là một
trung tâm phát triển kinh tế xã hội của miền trung, một cực cân bằng trong cơ cấu
lãnh thổ toàn quốc. Thành phố A về quy mô còn thua kém các thành phố lớn khác,
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 7 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
cơ sở vật chất kỹ thuật kinh tế và cơ sở hạ tầng còn lạc hậu và cha đồng bộ, sức lao
động là dồi dào nhng chiến lợc cha cao.
I.2. Hiện trạng giao thông đờng bộ trong khu vực
Quốc lộ 1A: Là trục quan trọng nhất qua địa phận tỉnh đóng vai trò hàng đầu
trong giao lu liên tỉnh, nội tỉnh. Trên tuyến có một số đoạn bị ngập trong mùa ma và
một số đoạn thờng bị ùn tắc cục bộ.
Hệ thống tỉnh lộ và huyện lộ cùng với các trục quốc lộ tạo thành mạng lới
giao thông, phân bố hợp lý, các tuyến vùng núi thờng chạy song song với địa hình tự
nhiên xuyên qua các khu vực dân c và khu công nghiệp. Chất lợng hệ thống tỉnh lộ
và huyện lộ xấu, xuống cấp mạnh.
II. Các định hớng kt- xh dự báo nhu cầu vận tải - sự cần thiết phải đầu t
II.1. Những định hớng phát triển kinh tế - xã hội
Thành phố A là một trong các tỉnh thuộc vùng kinh tế duyên hải miền trung.
Định hớng phát triển kinh tế từ nay đến năm 2020 là khai thác hiệu quả trục xuyên
suốt Bắc Nam, các cảng biển, tiềm năng du lịch và nguồn lợi biển để hình thành cơ
cấu kinh tế đa dạng theo hớng sản xuất hàng hoá.
Phát triển cảng biển. Các khu công nghiệp, khu đô thị mới với phát triển du
lịch thơng mại để hình thành các khu kinh tế trọng điểm. Phát triển thành phố thành
một trung tâm kinh tế, thơng mại, du lịch của toàn khu vực, đầu mối giao thông
quan trọng về đờng bộ cảng biển, hàng không
II.2. Định hớng phát triển giao thông-dự báo nhu cầu vận tải
Trên cơ sở những định hớng quy hoạch phát triển vùng trọng điểm miền trung
đồng thời với việc hình thành xa lộ Bắc - Nam, sự cần thiết phải xây dựng hệ thống
cơ sở hạ tầng kỹ thuật của miền trung mà đặc biệt là mạng lới giao thông vận tải.
Với sự phát triển của một chuỗi các khu công nghiệp kéo dài ở miền trung dự
báo trong những năm tới nhu cầu vận tải sẽ tăng mạnh, ngoài ra còn phải xét tới dự
án đờng xuyên á sẽ đợc xây dựng vào những năm tiếp theo, lợng hàng hoá thông
qua sẽ rất lớn.

II.3. Sự cần thiết phải đầu t xây dựng
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 8 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Nh các nội dung đã phân tích trên, việc xây dựng cầu C có ý nghĩa to lớn về
mặt kinh tế, xã hội chính trị, văn hoá du lịch, an ninh quốc phòng với tỉnh A nói
riêng và cả nớc nói chung.
Việc đầu t xây dựng cầu C là cần thiết vì các lý do sau đây:
Đồng bộ với việc xây dựng xa lộ Bắc - Nam theo chủ trơng của nhà nớc phù
hợp với nguyện vọng chính đáng của nhân dân cả nớc và địa phơng có đờng xa lộ đi
qua.
Đảm bảo giao thông thông suốt trên toàn tuyến xa lộ Bắc - Nam.
Thu hút bớt phơng tiện vận tải, giảm bớt lu lợng xe và ách tắc trên quốc lộ 1A
nhất là về mùa lũ
Đáp ứng nhu cầu phát triển giao thông vận tải góp phần phát huy tốt tiềm năng
sẵn có, phục vụ chiến lợc quy hoạch phát triển kinh tế xã hội tỉnh X trong tơng lai.
Việc đầu t xây dựng tuyến đờng trong đó có cầu A cùng với hệ thống các đờng
quốc lộ tỉnh lộ khác tạo nên mạng lới giao thông vận tải liên hoàn giữa các miền,
nối các khu trung tâm kinh tế, chính trị, công nghiệp, văn hoá góp phần chuyển dịch
cơ cấu lao động, dân c, sử dụng hết đất đai, đa công nghiệp lên miền núi, phát triển
vốn rừng từng b ớc xây dựng nền kinh tế hiện đại hoá, công nghiệp hoá, củng cố
an ninh quốc phòng và tăng cờng hợp tác quốc tế.
III. Đặc điểm điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu
III.1. Đặc điểm địa hình
Cầu C bắc qua sông B tại đoạn sông khá thẳng, dòng sông hẹp hơn, cả hai bên
bờ ít bị xói lở. Hai bờ đều là ruộng hoa mầu tơng đối bằng phẳng.
III.2. Đặc điểm địa chất
III.2.1. Địa chất thuỷ văn
III.2.2. Điều kiện địa
chất

công trình
Lớp 1: Sét pha cát, trạng thái dẻo cứng,trung bình dày 5,5 m.
- Hệ số rỗng e = 0,7
- Độ sệt B = 0,4
- Dung trọng thiên nhiên 1,95 T/m3
- Lực dính tiêu chuẩn C = 0,14 kG/cm2
- Góc nội ma sát = 22
o
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 9 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
- Lực ma sát tới hạn f
tc
i
= 30,5(KN/m
2
)
- Cờng độ quy ớc R = 1,5 kG/cm2
Lớp 2: Cát pha sét, trạng thái nửa cứng,trung bình dày 9,3 m.
- Hệ số rỗng e = 0,5
- Độ sệt B = 0,2
- Dung trọng thiên nhiên : = 2,1 T/m3
- Lực dính tiêu chuẩn C = 0,12 kG/cm2
- Góc nội ma sát = 25
o
;
- Lực ma sát tới hạn f
tc
i
= 45,5(KN/m

2
).
- Cờng độ quy ớc
[ ]
0
R
= 2,5 kG/cm2
Lớp 3: Cát hạt vừa, trạng thái chặt, bão hoà nớc, trung bình dày 6,6 m.
- = 2,05 T/m3
- C = 0,06 kG/cm2
- = 38
o
- Lực ma sát tới hạn f
tc
i
= 58,5(KN/m
2
).
-
[ ]
0
R
= 2,5 kG/cm2
Lớp 4: Cát hạt thô, trạng thái chặt, bão hoà nớc, trung bình dày 5.2 m.
- = 2,05 T/
m3
- C = 0,03 kG/cm
2

- = 40

0

- Lực ma sát tới hạn f
tc
i
= 56,5(KN/m
2
)
-
[ ]
0
R
= 3,3 kG/cm2
Lớp 5ángỏi cuội xám vàng trạng thái chặt vừa, bão hoà nớc.
-
[ ]
0
R
= 5,00kG/cm2
III.3. Đặc điểm khí tợng
Khí hậu mang tính chất chung của khí hậu nớc ta là nhiệt đới gió mùa và mang
tính chất riêng của khí hậu vùng Trung Bộ và Tây Nguyên, Mùa ma bắt đầu từ tháng
giữa tháng 8 đến tháng 2 năm sau còn lại là mùa khô.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 10 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Nhiệt độ tăng dần từ Bắc vào Nam, tháng nóng nhất là tháng 5 - 7 nhiệt độ có
thể tới 40
0
C , tháng thấp nhất là tháng 2 vào khoảng 10,2

0
C, nhìn chung nhiệt độ
trung bình là 25
0
C.
IV. Các phơng án vợt sông và giải pháp kỹ thuật
IV.1. Quy trình thiết kế
Quy phạm thiết kế cầu: Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn
22TCN 18 - 79 năm 1979 của Bộ GTVT.
Tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô 22TCN 4054 - 98.
IV.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản
Quy mô xây dựng: Cầu thiết kế vĩnh cửu.
Tải trọng thiết kế:
- Hoạt tải : Đoàn xe H30, xe nặng XB80.
- Tải trọng ngời đi: 300 kg/m
2
.
Khổ cầu: 8 + 2x1,5 + 2x0,5m. Chiều rộng tổng cộng B = 12,0 m.
Khổ thông thuyền: Sông thông thuyền cấp II, khổ thông thuyền 50 x 7 m.
IV.3. Vị trí xây dựng
Vị trí xây dựng cầu A lựa chọn ở đoạn sông thẳng khẩu độ hẹp. Chiều rộng
thoát nớc 312 m.
IV.4. Phơng án kết cấu
Việc lựa chọn phơng án kết cấu phải dựa trên các nguyên tắc sau:
Công trình thiết kế vĩnh cửu, có kết cấu thanh thoát, phù hợp với quy mô của
tuyến vận tải và điều kiện địa hình, địa chất khu vực.
Đảm bảo sự an toàn cho khai thác đờng thuỷ trên sông với quy mô sông thông
thuyền cấp III. Dạng kết cấu phải có tính khả thi, phù hợp với trình độ thi công trong
nớc. Giá thành xây dựng hợp lý. Căn cứ vào các nguyên tắc trên có 3 phơng án kết
cấu sau đợc lựa chọn để nghiên cứu so sánh.

IV.4.1 Phơng án 1: Cầu dầm hộp BTCT DƯL liên tục 3 nhịp, thi công theo
phơng pháp đúc hẫng cân bằng.
- Sơ đồ nhịp: 3x33 + 65 + 100 + 65 + 3x33 m
- Chiều dài toàn cầu: L
tc
= 438 m.
- Mố: Mố U BTCT móng cọc khoan nhồi 1 m.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 11 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
- Trụ đặc: BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi 1 m.
Ưu điểm
Kết cấu liên tục vợt đợc nhịp lớn hình dáng kiến trúc đẹp đảm bảo tốt các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật, hiện tại đối với nớc ta thì đây đang là kết cấu u việt nhất bởi
công nghệ thi công ở Việt Nam rất phù hợp với loại cầu này.
Thời gian thi công không phụ thuộc điều kiện thời tiết, có thể thi công ở cả
mùa nớc lớn cũng nh không làm ảnh hởng thông thuyền dới cầu, tiết kiệm đà giáo
vàn khuôn vì thi công lặp theo chu kỳ.
Kết cấu nặng độ ổn định cao, xe chạy êm thuận. Chi phí duy tu bảo dỡng thấp
Khẩu độ nhịp 90m là khẩu độ kinh tế đối với cầu BTCT liên tục đúc hẫng
(80ữ120 m là khẩu độ khuyến nghị sử dụng của loại cầu này)
Nhợc điểm
Là loại cầu đòi hỏi các trang thiết bị lớn, hiện đại, trình độ chuyên môn cao,
công nhân phải có tay nghề vững mới đảm bảo chất lợng. Tuy nhiên với trình độ
công nghệ hiện nay các vấn đề này đã đợc khắc phục triệt để.
Cầu thuộc hệ siêu tĩnh nên chịu ảnh hởng của từ biến, nhiệt độ, gối lún do đó
phải có giải pháp cấu tạo mố trụ, kết cấu để có thể triết giảm những ảnh hởng này.
Thực tế hiện nay mố trụ của cầu dầm liên tục đúc hẫng đều dùng móng sâu, móng
cọc đờng kính lớn nên vấn đề lún không phải quan tâm nhiều.
Không thể rút ngắn thời gian thi công

Quy trình thi công phức tạp, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao, nhiều máy móc thiết
bị thi công tiên tiến đắt tiền.
IV.4.2 Phơng án 2 : Cầu dầm liên hợp liên tục Thép - BTCT, thi công theo
phơng pháp lao kéo dọc.
- Mố: Dùng mố chữ U BTCT, móng cọc khoan nhồi 1,0 m.
- Trụ cầu: Sử dụng trụ dạng trụ đặc thân hẹp trên hệ cọc KN 1,0 m.
Ưu điểm
Đây là phơng án kết cấu liên tục, do đó nội lực trong kết cấu nhỏ hơn so vớikết
cấu giản đơn khác có cùng kích thớc cho nên tiết kiệm đợc vật liệu đáng kể. Vì kết
cấu bao gồm hai loại vật liệu là thép và bê tông liên kết với nhau bằng các neo. Bản
bê tông cốt thép làm việc vừa với t cách là bản mặt cầu vừa là một thành phần chịu
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 12 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
lực do đó cũng rất kinh tế và tiết kiệm vật liệu. Kích thớc trụ nhỏ, thi công kết cấu
nhịp đơn giản do đó rút ngắn đợc thời gian thi công. Giao thông trên cầu đợc liên
tục êm thuận hơn so với sơ đồ tĩnh định.
Nhợc điểm
Vì là sơ đồ liên tục nên chịu ảnh hởng của gối lún và thay đổi nhiệt độ do vậy
phải xử lý rất phức tạp. Dầm thép tuy dễ chế tạo gia công, gia công sửa chữa nhng
chịu ảnh hởng rất lớn của thời tiết đặc biệt là trong điều khí hậu của nớc ta. Do vậy
công tác duy tu bảo dỡng thờng xuyên và tốn kém.
Vì là kết cấu liên tục cho nên có những đoạn bản bê tông phải chịu kéo. Do đó
ta không đợc phép cho bê tông cùng tham gia chịu lực bằng cách không cho liên kết
neo nên thi công rất phức tạp.
IV.4.3 Phơng án 3 : Cầu dàn thép liên tục 3 nhịp thi công theo phơng pháp
lao kéo dọc.
- Mố: Dùng mố tờng BTCT dạng chữ U, móng cọc khoan nhồi 1,0m.
- Trụ: Dùng trụ thân cột, móng cọc khoan nhồi 1,0 m.
Ưu điểm

Kết cấu chế tạo gần nh hoàn toàn trong công xởng nên thời gian thi công có
thể rút ngắn, chất lợng cấu kiện đợc đảm bảo
Vật liệu sử dụng - Thép là loại vật liệu có suất chịu lực cao nên vợt đợc khẩu
độ lớn trọng lợng kết cấu nhẹ =>giảm khối lợng vật liệu cho mố, trụ cũng nh toàn
cầu
Công nghệ thi công lao kéo dọc cũng là công nghệ quen thuộc với công nhân
Việt Nam nên việc thi công có nhiều thuận lợi
So với phơng án 1 thì phơng án này không đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp
Nhợc điểm
Trọng lợng bản thân cầu nhẹ do đó độ ổn định không cao nh cầu BT, khi xe
nặng qua cầu thờng có hiện tợng rung gây tâm lý không tốt với ngời tham gia giao
thông.
Hình dáng kiến trúc của dàn có biên song song cũng không đợc đẹp cho lắm.
Điều kiện Việt Nam khí hậu nóng ẩm là điều kiện lý tởng cho các hiện tợng ăn mòn,
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 13 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
gỉ, sét xảy ra. Do vậy nếu xây dựng hệ cầu thép thì chi phí duy tu bảo dỡng sẽ rất
cao.
IV.5. Kiến nghị phơng án kết cấu
Theo các phân tích trên thấy rằng về mặt kinh tế kỹ thuật cũng nh thi công thì
phơng án 3 có nhiều u điểm hơn hai phơng án còn lại nên kiến nghị phơng án 3 để
xây dựng cầu. Phơng án này là thiết kế kỹ thuật của đồ án.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 14 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Phần ii
Thiết kế các phơng án sơ bộ
chơng i
phơng án sơ bộ i

cầu liên tục đúc hẫng
I. Giới thiệu kết cấu
I.1. Kết cấu phần trên
Kết cấu nhịp chính gồm 3 nhịp có chiều dài 3x33 + 65 + 100+ 65 +3x33 = 438
m bằng BTCT DƯL, thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng từ hai trụ.
Mặt cắt ngang dầm: Có dạng hộp với chiều cao thay đổi từ 6.0m (Trên đỉnh
trụ) tới 2,5m (giữa nhịp giữa và cuối nhịp biên) thành hộp xiên, bề rộng đáy hộp
thay đổi theo chiều cao hộp.
Cầu đợc bố trí trên đờng cong đứng R = 2500 m. Trên mặt bằng cầu nằm trên
đờng thẳng.
Gối cầu: Dùng gối cao su chậu thép. Gối cố định bố trí trên trụ T
3
còn gối di
động đợc bố trí trên hai trụ T
1
, T
4
và trụ T
2
.
Khe co giãn: Toàn cầu có 2 khe co giãn trên 2 mố, 4 khe co giãn trên các trụ
T
1
, T
2
, T
5
và T
6
. Khe co giãn cao su.

Mặt xe chạy: Bê tông atfal (6 cm) + tầng phòng nớc bằng vật liệu farafon (1
cm). Mặt cắt ngang cầu tạo dốc ngang 2% đảm bảo thoát nớc mặt ra 2 phía lan can
qua các ống thoát nớc.
Lan can trên cầu dùng lan can bằng thép ống tròn.
I.2. Kết cấu phần dới
- Mố: Mố U BTCT, móng cọc khoan nhồi 1.0m.
- Trụ: Trụ thân đặc BTCT, móng cọc khoan nhồi 1.0 m.
I.3. Vật liệu
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 15 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
I.3.1. Bê tông.
Mác áp dụng
450 Dầm chủ và dầm ngang BTCT đổ tại chỗ
300 Cọc khoan nhồi, cọc đóng
300 Mố trụ, lan can, bản quá độ
150 Bê tông tạo phẳng và bịt đáy móng
I.3.2. Cốt thép thờng.
Đại lợng vật lý Đơn vị Thép có gờ Thép tròn trơn
Giới hạn chảy Mpa 400 240
Modul đàn hồi E Mpa 200000 200000
I.3.3. Thép dự ứng lực.
Loại tao Đơn vị 12.7 mm 15.2 mm
Đờng kính danh định (1 tao) m m 12,7 15,2
Diện tích danh định mm
2
98,7 140
Khối lợng danh định Kg/m 0,775 1,1
Giới hạn chảy Mpa 1670 1670
Giới hạn bền Mpa 1860 1860

Lực phá hoại KN 183,7 260,7
Modul đàn hồi P
N
Mpa 195000 195000
Độ chùng ứng suất sau
1000 giờ tại 20
0
C và 0,7P
N
% 2,5% 2,5%
I.4. Đờng đầu cầu
Đờng 2 đầu cầu đợc thiết kế theo 22TCN 4054 - 98 của Bộ GTVT phù hợp
với cấp đờng của tuyến.
II. Thiết kế mặt cắt ngang - Tính đặc trng hình học của tiết diện
Mặt cắt ngang kiểu dầm hộp chiều cao thay đổi. Chiều cao đáy dầm thay đổi
liên tục theo đờng cong parabol : y = 0.0635.x
2
. Kích thớc mặt cắt trên đỉnh trụ và
tại giữa nhịp nh hình vẽ.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 16 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
đặc trng hình học
số
hiệu
mc
Chiều
dài
đốt li
(cm)

chiề
u cao
tiết
diện
H
chiề
u dày
bản
đáy
h
b
chiề
u
rộng
bản
đáy b
diện
tích
trừ
rãnh F
o
cm
2
diện
tích
tính
đổi F
bt
cm
2

vị trí
trục
trung
hoà
y
o
j
x
cm
4
j
y
cm
4

0 0 600 80.0 600 143860
14727
1 288.6 6.82E+09 1.33E+10
1 550 523.6 69.1 627 132223.7
13563
5 245.3 4.88E+09 1.27E+10
2 300 485.9 63.7 640 126281.1
12969
2 224.0 4.05E+09 1.24E+10
3 300 451.0 58.7 652 120661.7 124073 204.4 3.36E+09 1.2E+10
4 300 418.9 54.1 663 115392.6
11880
4 186.4 2.78E+09 1.17E+10
5 300 389.6 49.9 673 110498.5
11391

0 170.1 2.31E+09 1.14E+10
6 350 358.9 45.6 684 105293 108704 153.3 1.87E+09 1.1E+10
7 350 332.1 41.7 693 100661 104072 138.7 1.53E+09 1.07E+10
8 350 309.0 38.4 701 96631 100042 126.4 1.27E+09 1.04E+10
9 350 289.7 35.7 708 93227 96638 116.2 1.07E+09 1.01E+10
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 17 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
10 400 272.3 33.2 714 90129 93540 107.2 9.05E+08 9.86E+09
11 400 259.9 31.4 718 87899 91310 100.9 7.98E+08 9.68E+09
12 400 255.0 30.2 721 86555 89966 97.1 7.38E+08 9.57E+09
13 400 250.1 30.0 722 86105 89516 95.9
7.18E+0
8 9.54E+09
Trên đây là đặc trng hình học của các mặt cắt 0-0 đến 13-13. Các đặc trng hình
học của các mặt cắt 1-1 đến 13-13 đối xứng với các mặt cắt 1-1 đến 13-13 qua
đỉnh trụ. Đặc trng hình học của mặt cắt 14-14 tơng tự nh mặt cắt 13-13.
III. Tính toán nội lực
Để tiện lợi trong việc tính toán nội lực và tính duyệt ta đa ra sơ đồ phân chia
đốt, mặt cắt của 1/2 cầu nh sau.
Sơ đồ phân chia đốt đúc và 1/2 mặt cắt dầm chủ
III.1. Tính toán nội lực trong giai đoạn thi công
III.1.1. Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng
III.1.1.1. Sơ đồ tính
Trong giai đoạn thi công cần tính toán với hai sơ đồ ứng với hai giai đoạn làm
việc của kết cấu.
Sơ đồ 1: Giai đoạn sau khi thi công xong đốt hợp long nhịp giữa. Với sơ đồ cầu
liên tục ba nhịp thì sơ đồ tính của giai đoạn này là dầm giản đơn mút thừa.
Sơ đồ 2: Giai đoạn dỡ tải trọng thi công, xe đúc. Giai đoạn này sơ đồ tính là
dầm liên tục 3 nhịp.

III.1.1.2. Tải trọng tác dụng
Tải trọng tác dụng trong giai đoạn này là tải trọng giai đoạn I gồm các loại tải trọng
sau:
Tải trọng thi công gồm:
Trọng lợng đờng di chuyển, các thiết bị và ngời
P
tc
= 0,02.B = 0,02.12 = 0,24 T/m
Trọng lợng xe đúc, ván khuôn đà giáo lấy giá trị là 60 T đặt cách đầu hẫng 1
m.
Tải trọng bản thân kết cấu nhịp (Tĩnh tải 1 _ Trọng lợng các đốt dầm):
P
i
= 2,5.F
i
T/m
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 18 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Trọng lợng rải đều của từng đốt dầm
Tên khối Chiều dài
mỗi đốt
Diện tích
tính đổi
Trọng lợng
tiêu chuẩn
Hệ số v-
ợt tải
Trọng lợng
tính toán

m cm T/m T/m
147271
K0 7
135635
33.909
1.1
37.300
K1 3 129692 32.423 1.1 35.665
K2 3 124073 31.018 1.1 34.120
K3 3 118804 29.701 1.1 32.671
K4 3 113910 28.477 1.1 31.325
K5 3.5 108704 27.176 1.1 29.894
K6 3.5 104072 26.018 1.1 28.620
K7 3.5 100042 25.010 1.1 27.512
K8 3.5 96638 24.159 1.1 26.575
K9 4 93540 23.385 1.1 25.724
K10 4 91310 22.828 1.1 25.110
K11 4 89966 22.491 1.1 24.741
K12 4 89516 22.379 1.1 24.617
III.1.1.3. Tính toán nội lực
Vì cầu có kết cấu đối xứng nên chỉ cần tính nội lực cho 1/2 cầu. Gía trị nội lực
tại các mặt cắt nh hình vẽ đợc tính toán bằng cách sử dụng SAP .
Sơ đồ 1: Giai đoạn khi thi công xong đốt hợp long nhịp giữa.
Tải trọng tác dụng:
- Trọng lợng bản thân các đốt dầm.
- Tải trọng thi công.
- 1/2 trọng lợng xe đúc.
- 1/2 trọng lợng đốt hợp long.
Với sơ đồ này xếp tải nh hình vẽ. Tải trọng tác dụng là trọng lợng bản thân các
đốt dầm P

i
, tải trọng thi công gồm trọng lợng đờng di chuyển thiết bị, ngời P
tc
=
0,24 T/m và xe đúc P
xe
= 60 T. Các giá trị nội lực đợc xét với hai tổ hợp:
Tổ hợp tiêu chuẩn: Gồm tải trọng bản thân với hệ số tải trọng 1.0 và tải trọng
thi công với hệ số tải trọng cũng là 1.0
Tổ hợp tính toán: Gồm tải trọng bản thân với hệ số tải trọng 1.1 và tải trọng thi
công với hệ số tải trọng 1.3
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 19 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Sơ đồ tính giai đoạn I
3.512 2 3.53.5 33.53.5 33 333 33 66 33 33 333 3.53.53 3.5 1
P
i
P
xe
= 60 T
P
tc
= 0.24 T/m
Sơ đồ 2:
Với sơ đồ này xếp tải nh hình vẽ. Tải trọng tác dụng là tải trọng thi công gồm
trọng lợng đờng di chuyển thiết bị, ngời P
tc
= 0.24 T/m và xe đúc P
xe

= 60 T. Các
giá trị nội lực đợc xét với hai tổ hợp:
Tổ hợp tiêu chuẩn: Tải trọng thi công với hệ số tải trọng là 1.0
Tổ hợp tính toán: Tải trọng thi công với hệ số tải trọng 1.3
P
xe
= 60 TP
xe
= 60 T
P
tc
= 0.24 T/m
Các tổ hợp này đợc miêu tả trong load combinations của SAP.
Với mỗi sơ đồ làm việc ta có gía trị nội ghi trong bảng 3 và bảng 4.
III.2. Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác
III.2.1. Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng
III.2.1.1. Sơ đồ tính:
Trong giai đoạn khai thác sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp .
III.2.1.2. Tải trọng tác dụng:
Tải trọng tác dụng trong giai đoạn này là tải trọng GĐ II gồm các loại tải trọng sau:
Tĩnh tải giai đoạn II :
Trọng lợng lớp phủ mặt cầu
P
mc
= 2,3.B.
2
B.i.5,007,0 +
= 2,3.12.
2
11.02,0.5,007,0 +

=2,622 T/m
Trọng lợng lan can, gờ chắn bánh:
Với cấu tạo nh thiết kế trọng lợng lan can gờ chắn là P
lc
= 0,5 T/m.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 20 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II là :
P
II
= P
mc
+ P
lc
= 2,622 + 0,5 = 3,122 T/m
Tĩnh tải tính toán giai đoạn II là :
P
II
= 1,5P
mc
+ 1,1P
lc
= 1,5.2,622 +1,1. 0,5 = 4,483 T/m
Hoạt tải trên kết cấu nhịp: H30, XB80, ngời.
Sơ đồ tính toán giai đoạn III
III.2.2. Tính toán đờng bao nội lực do tĩnh tải II và hoạt tải
III.2.2.1. Tính toán đờng bao mô men
Trình tự tính toán nh sau:
Xây dựng đờng ảnh hởng mô men bằng cách sử dụng phần mềm SAP.

Tính chiều dài của các đoạn đờng ảnh hởng có dấu khác nhau.
Tính diện tích các đoạn đờng ảnh hởng tơng ứng.
Tra tải trọng rải đều tơng đơng q
tđ
cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác nhau cho
hai loại xe H30 và XB80.
Tính hệ số xung kích (1 + à) cho từng đoạn ĐAH khác dấu bằng cách nội suy.
- <=5 (1 + à) = 1,3
- >= 45 (1 + à) = 1,0
- 5 < < 45 (1 + à) nội suy tuyến tính
Tính mômen âm và dơng do tính tải giai đoạn II và hoạt tải.
Do tĩnh tải II, đoàn xe H30 và ngời:
M
1
(-)
= (n
h
.(1 + à).q
tđ
H30
.
i
(-)
.) + 1,5.q
II
.
i
(-)

- 0,9.q

II
.
i
(+)
+ 2.n
ng
.q
ng
.
i
(-)
M
1
(+)
= (n
h
.(1 + à).q
tđ
H30
.
i
(+)
.) + 1,5.q
II
.
i
(+)

-0,9.q
II

.
i
(-)
+ 2.n
ng
.q
ng
.
i
(+)
Do tĩnh tải II, Xe bánh nặng XB80:
M
2
(-)
= (n
h
.(1 + à).q
tđ
XB80
.
i
(-)
) + 1,5.q
II
.
i
(-)
- 0,9.q
II
.

i
(+)
M
2
(+)
= (n
h
.(1 + à).q
tđ
XB80
.
i
(+)
) + 1,5.q
II
.
i
(+)
- 0,9.q
II
.
i
(-)
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 21 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Chọn mô men âm và dơng do hoạt tải + tĩnh tải II.
M
(-)
hoạt

= Max{M
1
(-)
, M
2
(-)
}
M
(+)
hoạt
= Max{M
1
(+)
, M
2
(+)
}
III.2.2.2. Tính toán đờng bao lực cắt
Trình tự tính toán nh sau:
Xây dựng đờng ảnh hởng lực cắt bằng cách sử dụng phần mềm SAP.
Tính chiều dài của các đoạn ĐAH có dấu khác nhau ở trái và phải mặt cắt.
Tính diện tích các đoạn đờng ảnh hởng tơng ứng.
Tra tải trọng rải đều tơng đơng q
tđ
cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác nhau cho
hai loại xe H30 và XB80.
Tính hệ số xung kích (1 + à) cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác dấu bằng cách
- <=5 (1 + à) = 1,3
- >= 45 (1 + à) = 1,0
- 5 < < 45 (1 + à) nội suy tuyến tính

Tính lực cắt do tính tải giai đoạn II và hoạt tải ở trái và phải mặt cắt.
Do tĩnh tải II, đoàn xe H30 và ngời:
Q
1
(-)
= (n
h
.(1 + à).q
tđ
H30
.
i
(-)
.) + 1,5.q
II
.
i
(-)
-
- 0,9.q
II
.
i
(+)
+ 2.n
ng
.q
ng
.
i

(-)
Q
1
(+)
= (n
h
.(1 + à).q
tđ
H30
.
i
(+)
.) + 1,5.q
II
.
i
(+)
-
- 0,9.q
II
.
i
(-)
+ 2.n
ng
.q
ng
.
i
(+)

Do tĩnh tải II, Xe bánh nặng XB80
Q
2
(-)
= (n
h
.(1 + à).q
tđ
XB80
.
i
(-)
) + 1.5.q
II
.
i
(-)
- 0.9.q
II
.
i
(+)
Q
2
(+)
= (n
h
.(1 + à).q
tđ
XB80

.
i
(+)
) + 1.5.q
II
.
i
(+)
- 0.9.q
II
.
i
(-)
Chọn lực cắt âm và dơng do hoạt tải + tĩnh tải II ở trái và phải mặt cắt.
Q
(-)
hoạt
= Max{Q
1
(-)
, Q
2
(-)
}
Q
(+)
hoạt
= Max{Q
1
(+)

, Q
2
(+)
}
Trong đó:
n
h
; n
ng
: Hệ số tải trọng của H30 và ngời lấy bằng 1.4
: Số làn xe H30 xếp theo phơng ngang cầu

i
(-)
,
i
(+)
: Diện tích các phần đờng ảnh hởng trái dấu nhau.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 22 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
q
tđ
H30
, q
tđ
XB80
: Tải trọng tơng đơng tơng ứng của H30, XB80.
q
ng

: Tải trọng phân bố đều của đoàn ngời qng = 0,45T/m.
(1 + à): Hệ số xung kích của hoạt tải.
Kết quả tính toán đợc ghi trong bảng sau:
Mômen sƠ đồ 1
Giai đoạn sau khi thi công xong đốt hợp long nhịp giữa
Số hiệu MC Mômen tính toán
Tm
14
-797.4
13 -911.32
12 -1338.58
11 -2165.7
10 -3396.61
9 -5039.19
8 -6823.38
7 -8942.67
6 -11409.6
5 -14238.73
4 -16964.66
3 -19981.37
2 -23301.45
1 -26938.37
0 -36723.77
1' -26800.75
2' -23104.85
3' -19725.79
4' -16650.1
5' -13865.2
6' -10967.26
7' -8431.52

8' -6243.42
9' -4390.42
10' -2669.21
11' -1359.65
12' -453.9
13' 0
Mômen sƠ đồ 2
Giai đoạn Dỡ TảI
Số hiệu MC Mômen tính toán
14 135.47
13 159.82
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 23 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
12 212.25
11 269.68
10 332.1
9 399.51
8 462.59
7 529.49
6 600.22
5 674.76
4 741.7
3 811.45
2 884
1 959.36
0 1146.13
1' 680.57
2' 485.73
3' 293.69

4' 104.46
5' -81.96
6' -295.9
7' -506.02
8' -712.31
9' -914.79
10' -1141.51
11' -1363.24
12' -1579.97
13' -1739.72
Mômen trong sơ đồ 3
Giai đoạn DầM LIÊN TụC CHịU TĩNH TảI II Và HOạT TảI
Số hiệu
mặt cắt
Mômen âm
tính toán
Mômen dơng tính
toán
14 0 2949.19
13 0 3166.86
12 0 3535.85
11 -279.41 3732.9
10 -588.26 3734.16
9 -971.78 3549.11
8 -1369.0 3263.51
7 -1823.9 2870.86
6 -2335.7 2320.6
5 -2905.2 1628.53
4 -3438.9 942.6
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 24 -

Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
3 -4014.7 176.69
2 -4661.9 0
1 -5521.5 0
0 -8363.8 0
1' -4874.3 0
2' -3648.5 0
3' -2590.0 0
4' -1697.7 724.29
5' -981.68 1495.99
6' -347.21 2459
7' 0 3414.82
8' 0 4243.25
9' 0 4936.79
10' 0 5580.95
11' 0 6062.16
12' 0 6359.71
13' 0 6484.58
IV. Tính toán bố trí cốt thép
IV.1. Chọn sơ bộ cốt thép dự ứng lực
Cốt thép dự ứng lực trong kết cấu cầu dầm đúc hẫng đợc chọn lựa theo hai giai
đoạn là giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác. Đứng trên quan điểm tiết kiệm tốt
đa vật liệu nên việc lựa chọn cốt thép sẽ căn cứ vào giai đoạn khai thác, trong giai
đoạn thi công nếu không đủ khả năng chịu lực thì tính toán cốt thép bổ sung.
Thép DƯL sử dụng là loại 19 T15.2 và 12 T12,7 có diện tích mặt cắt ngang
mỗi bó lần lợt là 26,2 cm
2
và 11,844 cm
2

.
Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt:
F
ct
=
20

d
tt
Rh
M

Trong đó :
M
tt
: Giá trị mô men tính toán lớn nhất tại MC trong giai đoạn khai
thác.
h
0
: Chiều cao có hiệu của mặt cắt. h0 = h ad với h là chiều cao
tiết
diện và ad : là khoảng cách từ trọng tâm đám cốt thép tới mép tiết
diện.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 25 -

20

d
tt
ct

Rh
M
F

=
Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
R
d2
: Cờng độ tính toán của cốt thép DƯL Rd2 = 11600 kg/cm2.
: Cánh tay đòn tơng đối của nội ngẫu lực. Tra bảng phụ thuộc vào
A0
là hệ số mô men tĩnh của vùng bê tông chịu nén:
A
0
=
u0
tt
R.h.b
M
b : Bề rộng đáy hộp.
R
u
: Cờng độ nén uốn tính toán của bê tông. Bê tông #450
R
u
= 250 kG/cm
2
.
Thay số vào công thức trên sẽ tính đợc tổng diện tích cáp thép cần thiết F
ct

, từ
đó lựa chọn gần đúng số bó cáp thép cần thiết. n = với f
0
là diện tích một bó cáp.
IV.1.1. Mặt cắt đỉnh trụ
Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt:
Công thức tính toán:
Đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Mômen lớn nhất tại mặt cắt M
tt
4.39 .10
9
kG.cm
Chiều cao tiết diện h 600 cm
Khoảng cách từ TT đám CT đến mép TD a 12.5 cm
Chiều cao có hiệu của mặt cắt h
o
=h-a 587.5 cm
Cờng độ tính toán của cốt thép DƯL R
d2
11600 kG/cm
2
Cánh tay đòn twng đối của ngẫu lực y 0.95
Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt F
ct
678.711 cm
2
Số bó cốt thép cần thiết tại mặt cắt
Công thức tính toán:
Đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt F
ct
678.7115 cm
2
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 26 -

b
F
ct
F
ct
n =
20

d
tt
ct
Rh
M
F

=
Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Diện tích bó cốt thép F
b
26.6 cm
2
Số bó cốt thép cần thiết tại mặt cắt n
ct
25.51547 Bó

Số bó cốt thép thiết kế tại mặt cắt n 26 Bó
IV.1.2. Mặt cắt giữa nhịp
Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt:
Công thức tính toán:
Đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Mômen lớn nhất tại mặt cắt
M
tt
4.74E+08 kG.cm
Chiều cao tiết diện H 250 cm
Khoảng cách từ TT đám CT đến mép TD A 15 cm
Chiều cao có hiệu của mặt cắt h
o
=h-a 235 cm
Cờng độ tính toán của cốt thép DUL R
d2
11600 kG/cm
2
Cánh tay đòn twng đối của ngẫu lực Y 0.95
Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt F
ct
183.2205 cm
2
Số bó cốt thép cần thiết tại mặt cắt
Công thức tính toán:
Đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt F
ct
183.2205 cm
2

Diện tích bó cốt thép F
b
26.6 cm
2
Số bó cốt thép cần thiết tại mặt cắt n
ct
6.887987 Bó
Số bó cốt thép thiết kế tại mặt cắt n 8 Bó
IV.2. Chọn sơ bộ cốt thép thờng
Cốt thép thờng đợc bố trí theo tính toán bản mặt cấu và tính xoắn kết cấu nhịp.
Tuy hiên do không có điều kiện tính xoắn kết cấu nhịp nên cốt thép chỉ bố trí theo
tính toán ở bản mặt cầu, còn các phần khác bố trí theo sự tham khảo các công trình
đã có. Chi tiết cốt thép thờng xem bản vẽ cốt thép thờng ở bản vẽ thiết kế kỹ thuật.
V. Xác định các đặc trng hình học của tiết diện dầm
Các đặc trng hình học dới đây tính cho tiết diện đã quy đổi từ dạng hộp sang
dạng chữ T nh hình vẽ.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 27 -

b
F
ct
F
ct
n =
Đại học Giao thông vận tải Đồ án Tốt Nghiệp
Tiết diện quy đổi
Mặt cắt đỉnh trụ
Mặt cắt giữa nhịp
VI. Tính duyệt kết cấu nhịp
Về nguyên tắc phải tính duyệt tất cả các mặt cắt nhng trong phạm vi đồ án tốt

nghiệp do hạn chế về thời gian nên chỉ tính duyệt cho hai mặt cắt là mặt cắt trên
đỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp chính.
nguyễn Sỹ Việt CĐB K37 - 28 -