ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG N9

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập -Tự do -Hạnh phúc

KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
BỘ MÔN CẦU - HẦM

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên học sinh : Nguyễn Mạnh Lâm
Lớp: 06X3LT
Ngành: Xây dựng cầu đường.
1. Nội dung:
- Thiết kế cầu gải định vượt sông N9
2. Các số liệu ban đầu:
- Mặt cắt dọc tim cầu.
- Mặt cắt địa chất và các chỉ tiêu cơ lí của đất đá.
- Các số liệu về thuỷ văn.
3. Tiêu chuẩn thiết kế (22TCN272-05):
- Khổ cầu : K = 8 + 2 x 1,0 m.
- Khẩu độ : L
0
= 163 m.
- Tải trọng thiết kế :
+ HL93.
+ Đoàn người p=4.1KN/m

2
- Sông cấp : IV
4. Nội dung phần thuyết minh và tính toán:
4.1. Thiết kế sơ bộ: 30%
- Lựa chọn phương án vượt sông ( ít nhất 3 phương án).
- Tính duyệt độ bền, khối lượng và khai toán các phương án.
- Phân tích, so sánh chọn phương án hợp lý nhất.
4.2. Thiết kế kỹ thuật phương án đã chọn : 45%
- Thiết kế bản mặt cầu.
- Thiết kế dầm chủ chử T BTCT ƯST 31 m.
- Thiết kế trụ T4.
4.3. Thiết kế thi công : 25%
- Thi công trụ T4.


- Thi công kết cấu nhịp.
THUYẾT MNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOÁ 2006 - 2008 KHOA XD CẦU ĐƯỜNG

SVTH : NGUYỄN MẠNH LÂM - LỚP 06X3LT Trang 1


LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá và hiện đại hoá do đó nhu cầu về
xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng trở nên cấp bách; trong đó nổi bật là nhu cầu giao
thông vận tải.
Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề trên; là một sinh viên thuộc ngành Xây
Dựng Cầu Đường - Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua được sự dạy dỗ
tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học tập trau dồi chuyên môn
nhằm phục vụ tốt công việc sau này với mong muốn góp một phần công sức nhỏ bé

trong công cuộc xây dựng đất nước.
Với việc thiết kế đồ án tốt nghiệp; phần nào đó giúp cho em làm quen với việc thiết
kế một công trình giao thông để sau này khỏi bỡ ngỡ khi tiếp xúc công việc thực tế.
Do thời gian có hạn, tài liệu còn thiếu, trình độ còn hạn chế hơn nữa lần đầu tiên
phải thực vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện một đồ án lớn nên không tránh khỏi
sai sót. Kính mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến thêm.
Qua đây cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo ThS. Nguyễn
Duy Thảo đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này.



Đà Nẵng, ngày tháng năm 2008.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Mạnh Lâm












Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 3

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. TẦM QUAN TRỌNG VÀ MỨC ĐỘ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG
CẦU
- Cầu vượt sông trên tuyến quy hoạch mạng lưới các tuyến giao thông quan trọng của
huyện Phong Điền thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế. Nó là mạch máu giao thông quan trọng
xuyên suốt chiều dài đất nước, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hoá xã
hội của vùng .
- Về kinh tế: Phục vụ vận tải sản phẩm, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai khu
vực, là nơi giao thông hàng hoá trong tỉnh cũng như trong cả nước.
- Về chính trị, quân sự trong tình hình chiến tranh nó có ý nghĩa chiến lược quan
trọng, bảo đảm sự di chuyển quân nhanh, kịp thời cũng như sự chi viện của trung ương.
- Về văn hoá, khoa học kỹ thuật, sự thuận lợi góp phần tăng cường giao lưu văn hoá,
khao học kỹ thuật của tỉnh nhà với các tỉnh bạn, nâng cao đời sống văn hoá và tinh thần
của nhân dân, tăng cường công tác quản lý của Nhà Nước với các vùng xung quanh.
* Do tầm quan trọng nêu trên, nên việc cần phải xây dựng một cầu mới là một vấn đề
cần thiết và cấp bách. Đồng thời nghiên cứu áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật, sử
dụng kết cấu đơn giản gọn nhẹ, nhằm đáp ứng xây dựng cầu nhanh chóng, kịp thời bảo
đảm độ bền vững. Đem lại dáng vẽ mỹ quan và tạo vẽ đẹp cho dòng sông
1.2. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CẦU
1.2.1. Điều kiện địa hình:
Khu vựng xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bờ sông tương đối bằng
phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ chức
thi công xây dựng cầu.
1.2.2. Đặc điểm thuỷ văn:
Các số liệu đo đạc thuỷ văn cho thấy chế độ thuỷ văn ở khu vực này tương đối ổn
định mực nước chênh lệch giữa hai mùa: Mùa mưa và mùa khô không lớn lắm, sau nhiều
năm khảo sát đo đạc ta xác định được.
- MNCN : 8,00m
- MNTT : 6,50m
- MNTN : 2,60m

1.2.3. Điều kiện địa chất:
Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất và xác định các lớp
như sau:
- Lớp 1: Cát hạt nhỏ dày 6m
- Lớp 2: Á sét dày 6m
- Lớp 3: Cát hạt trung lẫn dăm sạn
Nhìn chung địa chất tại khu vực xây dựng cầu tương đối tốt .
1.2.4. Điều kiện xây dựng cầu:
- Đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu. Đá được vận
chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện. Đá ở đây đảm bảo cường độ
và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu.
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 4
- Cát: cát dùng để xây dựng lấy ngay tại lòng sông, đảm bảo về độ sạch, cường độ và
số lượng.
- Gỗ: gỗ sử dụng làm ván khuôn và phục cho các công tác thi công khác là vật liệu
sẵn có tại địa phương nên việc cung cấp gỗ cho công trường là rất kịp thời và đúng yêu
cầu.
- Sắt, thép, xi măng và nước đều được cung ứng đầy đủ đảm bảo chất lượng theo khả
năng yêu cầu.
1.2.5. Nhân lực và máy móc thi công:
Hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu đường có nhiều kinh nghiệm
trong thi công.
Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ. Cán
bộ có trình độ tổ chức và quản lý, nắm vững về kỹ thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý
thức trách nhiệm tốt. Các đội cầu được trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ để tiến
hành thi công. Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi công, tình
hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi đảm bảo cho việc thi công đúng theo tiến độ đã
định.
1.3. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ

1.3.1. Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau :
+ Cầu qua sông : N9
+ Quy mô xây dựng : vĩnh cửu
+ Sông có yêu cầu thông thuyền : sông cấp IV
+ Khẩu độ tĩnh : mL 163
0
=
∑

+ Khố cầu : 8 + 2x1,0(m)
+ Tải trọng thiết kế : HL93 + Đoàn người 4,1(KN/m
2
)
+ Tần suất thiết kế : 1%
1.3.2. Đề xuất các phương án vượt sông:
Dựa vào mặt cắt ngang sông, khẩu độ cầu cũng như sông có yêu cầu thông thuyền ta
đề xuất các phương án vượt sông sau :
1.3.2.1. Phương án I: Kết cấu gồm 3 nhịp dầm liên tục (48+74+48)m
Mặt cắt ngang gồm 1 hộp:
tk
L
0
= 170-0,6-2,0-2,0-0,6 = 164,8m
Ta có :
%5%10,1100
163
1638,164
0
00
<=

−
=
−
x
L
LL
yc
yctk

Vậy khẩu độ đã chọn đạt yêu cầu.
1.3.2.2. Phương án II: Kết cấu gồm 4 nhịp dầm Super-T (42+42+42+42)m
tk
L
0
= 169,5-0,6-1,2-1,2-1,2-0,6 = 164,7m
Ta có :
%5%04,1100
163
1637,164
0
00
<=
−
=
−
x
L
LL
yc
yctk

Vậy khẩu độ chọn đạt yêu cầu.
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 5
1.3.2.3. Phương án III: Kết cấu gồm 3 nhịp giàn (55+55+55)m.
tk
L
0
=167-0,6-1,2-1,2-0,6 = 164,4m
Ta có :
%5%86,0100
163
1634,164
0
00
<=
−
=
−
x
L
LL
yc
yctk

Vậy khẩu độ chọn đạt yêu cầu.

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 5

PHẦN 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 (CẦU DẦM LIÊN TỤC)

2.1.1 TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG DẦM CHỦ:
- Kết cấu nhịp:

C2C2 C1 C2 C1 C2C2
48
74
48
11
37 37 37 37
11


Hình 2.1.1.1 - Sơ đồ cầu
- Mặt cắt ngang dầm tại gối và giữa nhịp:

285
245
2% 2%
LỚP BÊ TÔNG NHỰA DÀY 7CM

LỚP BẢO VỆ DÀY 3CM
LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 1CM
5
11
5
1/2 MẶT CẮT B-B
TL: 1/50
1/2 MẶT CẮT A-A
TL: 1/50
400 100 4545 100 20 400
50420 7020
30160 130
140
75
450
75
301203020
30
50
45
45
100 142
30
30
20

Hình 2.1.1.2 - Mặt cắt ngang dầm
* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình: y = a
1
.x

2
+ c
1

(1)

100 300 300 300 400300 100100
450
250
K0
K1
K2
K3
S1S2S3S4S5S6S7S8S10S11S12
3700
X
Y
O
S9
K4K5K6
K7K8K9
300300400400400


Hình 2.1.1.3 - Phân chia đốt thi cơng dầm

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 6
Xác định các hệ số:




=⇒=
=⇒=
8,335
3,20
yx
yx



+=
=
⇒
3,2358,3
3,2
2
1
1
a
c

Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy như sau:
3,2
1225
5,1
2
+= xy
t

* Biên dưới bản đáy có phương trình: y = a
2
.x
2
+ c
2
(2)
Xác định các hệ số:



=⇒=
=⇒=
5,435
5,20
yx
yx



+=
=
⇒
5,2355,4
5,2
2
2
2
a
c

Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên dưới bản đáy như sau:

5,2
1225
0,2
2
+= xy
d

Từ phương trình đường cong biên trên và biên dưới bản đáy ta xác định được chiều
cao dầm hộp, chiều dày bản đáy từng tiết diện như sau:
5,2
1225
0,2
2
+== xyH
dd
(m)

2,0
1225
5,0
2
+=−= xyy
tdd
δ
(m)
- Diện tích các mặt cắt được tính như sau: A = A
0

+ A
1

5
1
A0
A1
B1
B2
δ

Hình 2.1.1.4 - Phân chia mặt cắt ngang dầm chủ
- Với A
0
là phần có diện tích không đổi và A
1
là phần diện tích thay đổi.
- Dùng công thức ta có A
0
= 3,839 (m
2
)

)3,0.3,0()).(
5
)(
.2(.(5,0
5
.
2

2214321
+−
−
−+−−=−−= δ
δ
H
H
BB
HH
HBAAAA (m
2
)
Trong đó:
B
1
; B
2
là khoảng cách giữa hai mép ngoài và trong trên cùng của vách xiên.
B
1
= 6,46m ; B
2
= 5,54m
H = H
d
- 0,6 (m)
- Thể tích bê tông trong một phân đoạn dầm được tính:
i
1ii
i

l.
2
AA
V
+
+
= (m
3
)
- Với l
i
là chiều dài phân đoạn; A
i
là diện tích mặt cắt ngang.
- Trọng lượng đốt là DC
i
= V
i
.24,5 (kN)






Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 7
Bảng 2.1.1.1 - Bảng tính khối lượng các đốt dầm

Đốt

Mặt
cắt
x y
t
(m)

y
d
(m)

δ
A(m
2
)

Chiều dài
tính (m)
Thể tích
đốt (m
3
)
K.lượng
đốt
(KN)

S1 35,00

3,80 4,50 0,70 10,40

S2 34,00

3,72 4,39 0,67 10,21 1,00 10,30 252,46
K1

S4

27,
00

3,
19

3
,
69

0,
50

8,
96

3
,
00

27,
65

677
,
47

K2 S5 24,00

3,01 3,44 0,44 8,50 3,00 26,19 641,62
K3 S6 21,00

2,84 3,22 0,38 8,08 3,00 24,86 609,00
K4

S7

18,
00

2,
70

3,
03

0,
33

7,
70

3,

00

23,
67

579,
87

K5 S8 15,00

2,58 2,87 0,29 7,38 3,00 22,63 554,47
K6 S9 12,00

2,48 2,74 0,26 7,12 3,00 21,76 533,00
K7

S10

8,
00

2,
38

2,
60

0,
23

6,
85

4,
00

27,
95

684
,
7
3

K8 S11 4,00 2,32 2,53 0,21 6,69 4,00 27,63 676,88
K9 S11 0,00 2,30 2,50 0,20 6,64 4,00 26,99 661,29
Tổng: 6835,09

Khối lượng đốt hợp long ở giữa nhịp L=2m (kể cả dầm ngang):
DC
1
= (6,64.2+6,38.0,6).24,5 = 419,15 (KN).
Khối lượng đoạn dầm trên trụ L=2m (kể cả dầm ngang):
DC
2
= 22,837.2.24,5 = 1119,01 (KN)
Khối lượng đoạn dầm đúc trên đà giáo L=10m (không kể dầm ngang):
DC
3
= 6,64.10.24,5 = 1626,80 (KN)

Khối lượng dầm ngang tại mố:
DC
4
= 6,38.0,6.24,5 = 93,79 (KN)
Vậy tổng khối lượng toàn bộ kết cấu nhịp là:
DC
kcn
= 3.DC
1
+2.DC
2
+4∑DC
i
+2.DC
3
+2.DC
4

= 3.419,15+2.1119,01+4.6835,09+2.1626,80+2.93,79=34277,01(KN)
Khối lượng cốt thép thường trong dầm lấy bằng 2kN/1m
3
khối lượng bê tông:
DC
th
= 2.34277,01/24,5 = 2798,12 (kN)
Trọng lượng bản thân dầm chủ trên 1m dài:
DC
tb
= 34277,01/170 = 201,63 (kN/m)
2.1.2 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG MỐ:

Kích thước mố được thể hiện như hình vẽ đơn vị dùng cm:
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 8
20
20
270 500
770
250
60
132 400 300
200 460 20 80 290
30
80
1130
1230
20
110
270
150
70
7070 550
70

Hình 2.1.2.1 - Sơ hoạ kích thước mố A

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG CHO MỐ A
STT

Cấu kiện Cách tính
Khối

lượng
1 Đá tảng V1=2.0,3.0,7.0,7 0,29
2 Xà mũ V2=1,1.0,8.11,3 9,94
3 Tường cánh V3 = ((7,7.3)+(7,7+2,7).4/2+(2,7.1,32)).0,3.2 28,48
4 Thân mố
V4 =
(
(2,9.
0
,
6
)+(0,2.0,2.1,5)+(1,1+0,6).0,8+

(1,1+0,6+1,5)0,2/2+(1,5.4,6)-(0,8.1,1)).11,3
107,35
5 Bệ mố V5=2.2,5.12,3 61,50
6 Móng tường cánh V6=2.2,7.0,8.2 8,64
Thể tích bê tông mố(m3)
V=V1+V2+V3+V4+V5+V6 216,20
Khối lượng bê tông mố(KN)
Gb=24,5xV 5295,90
Khối lượng cốt thép mố(KN)
Gt=V.1 216,20

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 9
110
60
70
55070 70

70
150
370
20
1230
1130
80
30
29080
20
600
200
300
500
173
250
870
500370
20
20


Hình 2.1.2.2 - Sơ hoạ kích thước mố B

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG CHO MỐ B
STT Cấu kiện Cách tính
Khối
lượng
1 Đá tảng V1=2.0,3.0,7.0,7 0,29
2 Xà mũ V2=1,1.0,8.11,3 9,94

3 Tường cánh V3 = ((8,7.3)+(8,7+2,7).5/2+(3,7.1,73)).0,3.2 38,10
4 Thân mố
V4 = [(2,9.0,6)+(0,2.0,2.1,5)+(1,1+0,6).0,8+
(1,1+0,6+1,5)0,2/2+(1,5.6,0)-(0,6.1,1)].11,3

131,08
5 Bệ mố V5=2.2,5.12,3 61,50
6 Móng tường cánh V6=2.3,7.0,8.2 11,84
Thể tích bê tông mố(m3)
V=V1+V2+V3+V4+V5+V6 252,75
Khối lượng bê tông mố(KN)
Gb=24,5.V 6192,38
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 10
Khối lượng cốt thép mố(KN)
Gt=V.1 252,75

2.1.3 TÍNH KHỐI LƯỢNG TRỤ:
Kích thước của trụ 1và 2 giống nhau, được thể hiện trên hình vẽ bằng đơn vị cm.

320
1000
100
200
200
350
700
950
500

Hình 2.1.3.1 - Sơ hoạ kích thước trụ T1&T2

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG CHO 1 TRỤ
STT Cấu kiện Cách tính K.lượng(m
3
)
1 Đá tảng V1 = 2.0,3.0,7.0,7 0,29
2 Thân trụ
V2 = 1.[5.2+(5.2+3,14.1.1)].1/2+
(5.2+3,14.1.1).9
129,85
3 Bệ trụ V3 = 2.3,5.9,5 66,5056
Thể tích bê tông trụ(m3)
V = V1+V2+V3 196,64
Khối lượng bê tông trụ(KN)
Gb = 24,5.V 4817,68
Khối lượng cốt thép trụ(KN)
Gt = 0,6.V 117,98

2.1.4 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG LAN CAN TAY VỊN, CÁC LỚP MẶT CẦU:
2.1.4.1 Lan can, tay vịn:
- Lan can tay vịn làm bằng ống thép tráng kẽm, lấy DW
lctv
= 0,4(KN/m)
- Trọng lượng phần chân của lan can tay vịn :
=> DW
lc
=[0,45.0,2+(0,45+0,2).0,3+0,2.0,2].24,5.2=15,93(KN/m)
Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m

3
bêtông là 0,06T. Khối lượng cốt
thép tính trong lan can tay vịn là:
=[0,45.0,2+(0,45+0,2).0,3+0,2.0,2].2.170.0,06.0,981= 6,504(KN)


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 11
203020
45
70 50
20
120
200
70 50
10
10
10

Hình 2.1.4.1 - Sơ hoạ k ích thước lan can tay vịn
2.1.4.2 Trọng lượng các lớp mặt cầu:
- Lớp BTN dày 7cm: DW
1
= 1.0,07.10,4.23.0,981 = 16,43(KN/m)
- Lớp bê tông bảo vệ dày 3cm: DW
2
= 1.0,03.10,4.24.0,981 = 7,35(KN/m)
- Lớp phòng nước dày 1cm: DW
3
= 1.0,01.10,4.15.0,981 = 1,53(KN/m)

=> Trọng lượng các lớp mặt cầu:
DW
mc
= (16,43+7,35+1,53) = 25,31

(
KN
/m)
=> Tổng tĩnh tải giai đoạn 2 :
DW

= DW
mc
+DW
lctv
= 25,31+16,73 =42,04 (KN/m)
2.1.5 TÍNH SỐ CỌC CHO TRỤ VÀ MỐ:
2.1.5.1 Xác định sức chịu tải của cọc:
2.1.5.1.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
- Dùng cọc đóng kích thước tiết diện (40x40)cm chiều dài thay đổi.
Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:
P
tt
= min{Q
r
, P
r
}
* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu.
- Sức kháng dọc trục danh định:

P
n
= 0,85[0,85.f’c.(Ap-Ast) +fy.Ast];
Trong đó:
f’c: Cường độ chụ nén của BT cọc(Mpa); f’c=30Mpa
Ap: Diện tích mũi cọc(mm
2
);
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm
2
); dùng 8Φ18 : Ast = 2036mm
2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
Thay vào ta được:
P
n
= 0,85[0,85.30.(160000-2036)+420.2036]= 4151(kN)
- Sức kháng dọc trục tính toán:
P
r
= φ.Pn;
Với φ: Hệ số sức kháng mũi cọc, φ = 0,55
P
r
= 0,55.4151 = 2283(kN)
2.1.5.1.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên và mũi như sau:
Q
u
= Q

f
+ Q
p

Xác định sức kháng bên Q
f
:
Q
f
= u Σf
i
∆z
i

Trong đó:
f
i
: Ma sát bên đơn vị của cọc;
u: Chu vi thân cọc, u = 1,6 m;
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 12
∆z
i
: Chiều dài đoạn phân tố cọc mà trên đó f
i
được coi là hằng số;
u∆z
i
: Diện tích xung quanh của đoạn phân tố cọc.

*Ghi chú:
- Lớp 1: Cát hạt nhỏ dày 6 m (trạng thái rời)
- Lớp 2: Á sét dày 6 m (trạng thái dẻo)
- Lớp 3: Cát hạt trung lẫn dăm sạn dày vô cùng (trạng thái chặt vừa)
Số đọc SPT hiệu chỉnh theo năng lượng tiêu chuẩn 60%:
N
60
= N.C
E

N: Số nhát đập để ống xuyên được 300mm;
E
h
= 45: tỷ lệ phần trăm năng lượng hữu ích của thiết bị SPT
C
E
= E
h
/60 = 45/60
Bảng 2.1.5.1.2.1 Sức kháng thành bên chưa hiệu chỉnh của cọc trong các lớp đất
(dùng để tính cho mố A, B)
Lớp đất Z N N
60
f
i
(ở giữa lớp
phân tố)
Δz
i

f
i
Δz
i

Cát hạt nhỏ

0,00 0,00 0,00 4,78 1,52 7,26
1,52 5,25 9,56 10,24 1,50 15,36
3,02

6,00

10,92

12,29

1,5
1

18,55

4,53

7,50

13,65

22,89

1,47

33,64

6,00 7,50 32,12
Tổng =

74,81
f
cát=

12,47

Á sét
6,00 7,50 32,12 51,81 1,54 79,79
7,54 18,75 71,50 67,98 1,48 100,62
9,02 16,50 64,47 65,66 1,46 95,87
10,48 17,25 66,86 49,81 1,52 75,71
12,00

18,0
0

32,76




T
ổng

351,99
f
Ásét
=

58,66

Cát hạt
trung lẫn
dăm sạn
12,00 18,00 32,76 34,13 1,54 52,55
13,54 19,50 35,49 34,81 1,51 52,56
15,05 18,75 34,13 33,69 0,95 32,00
16,00 33,25 33,00 0,53 17,49
16,53

18,00

32,76




Tổng =

154,61
f
c
át =

38,65
Tổng cộng =

581,41
Q
f
= 1,6.581,41 =

930,26

Bảng 2.1.5.1.2.2 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh
(dùng để tính cho mố A, B)
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 13
Z(m) N
60
Đất q
p

q
pi
giữa
lớp
phân t
ố

∆z
i
q
pi

Δzi
Σ q
pi
Δzi
q
pi

12

18,00

q
p
=
306.N
60


(kPa)
5508,00 5627,22

0,80 4501,78

23053,30

7204,16
12,80

5746,44 5856,72

0,74 4333,97

13,54

19,50

5967,00

5852,25

1,51

8836,90

15,05

18,75

5737,50 5663,84

0,95 5380,65

16,00

5590,19 5549,09

0,53 2941,02

11834,14

8452,96
16,53

18,00


5508,00

563
6,82

0,87

4904,03

17,40



5765,63 5866,32

0,68 3989,09

18,08

19,50


5967,00
Q

p

= (q
p1

+ q
p2
).0,16 = 0,16.(
7204,16
+
8452,96
)/2 =
7828,56
kN


Bảng 2.1.5.1.2.3 Sức kháng thành bên chưa hiệu chỉnh của cọc trong các lớp đất
(dùng để tính cho trụ T1)
Lớp đất Z N N
60
f
i
(ở giữa lớp
phân tố)
Δz
i
f
i
Δz
i

Cát hạt nhỏ

0,00

0,00

0,00

4,78

1,52

7,26

1,52

5,25

9,56

10,24

1,50

15,36

3,02 6,00 10,92 12,29 1,51 18,55
4,53 7,50 13,65 22,89 1,47 33,64
6,00

7,50

32,12




Tổng =

74,81
f
cát=

12,47
Á sét
6,00 7,50 32,12 51,81 1,54 79,79
7,54

18,75

71,50

67,98

1,48

100,62

9,02

16,50

64,47

65,66

1,46

95,87

10,48 17,25 66,86 49,81 1,52 75,71
12,00 18,00 32,76
T
ổng
351,99
f
Ásét
=

58,66

Cát hạt
trung lẫn
dăm sạn
12,00 18,00 32,76 34,13 1,54 52,55
13,54

19,50

35,49

34,81

1,51

52,56

15,05

18,75

34,13

33,44

1,48

49,49

16,53 18,00 32,76 34,13 1,55 52,89
18,08 19,50 35,49 36,17 1,47 53,17
19,55 20,25 36,86 36,17 1,49 53,90
21,04

19,50

35,49

34,81

1,48

51,52

22,52

18,75

34,13

33,74

0,88

29,69

23,40 33,35 33,06 0,67 22,15
24,07 18,00 32,76
Tổng =

417,92
f
cát
=

36,66
Tổng cộng =

844,72

Q
f
= 1,6.844,72 =

1351,55

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 14
Bảng 2.1.5.1.2.4 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh
(dùng để tính cho trụ T1)
Z(m) N
60
Đất q
p

q
pi
giữa
lớp
phân tố
∆z
i
q
pi
Δzi
Σ q
pi
Δzi
q
pi

19,55

20,25

q
p
=
306.N
60


(kPa)
6196,50

6146,44

0,65

3995,19

22714,81

7098,38
20,20

6096,38 6031,69

0,84 5066,62

21,04

19,50

5967,00 5852,25

1,48 8661,33

22,52

18,75

5737,50

5672,35

0,88

4991,67

23,40

5607,20 5557,60

0,67 3723,59

12100,34

8643,10
24,07

18,00

5508,00 5622,75

0,73 4104,61

24,80



5737,50

5852,25

0,73

4272,14

25,53

19,50

5967,00

Q
p
= (q
p1
+ q

p2
).0,16 = 0,16.(7098,38+8643,10)/2 = 1259,32kN

Bảng 2.1.5.1.2.5 Sức kháng thành bên chưa hiệu chỉnh của cọc trong các lớp đất
(dùng để tính cho trụ T2)
Lớp đất Z N N
60
f
i
(ở giữa lớp
phân tố)
Δz
i
f
i
Δz
i

Cát hạt nhỏ

0,00 0,00 0,00 4,78 1,52 7,26
1,52 5,25 9,56 10,24 1,50 15,36
3,02 6,00 10,92 12,29 1,51 18,55
4,53 7,50 13,65 22,89 1,47 33,64
6,00 7,50 32,12
Tổng =

74,81
f
cát=

12,47
Á sét
6,00

7,50

32,12

51,81

1,54

79,79

7,54 18,75 71,50 67,98 1,48 100,62
9,02 16,50 64,47 65,66 1,46 95,87
10,48 17,25 66,86 49,81 1,52 75,71
12,00 18,00 32,76
T
ổng
351,99
f
Ásét
=

58,66

Cát hạt
trung lẫn

dăm sạn
12,00

18,00

32,76

34,13

1,54

52,55

13,54 19,50 35,49 34,81 1,51 52,56
15,05 18,75 34,13 33,44 1,48 49,49
16,53 18,00 32,76 34,13 1,55 52,89
18,08 19,50 35,49 36,17 1,47 53,17
19,55

20,25

36,86

36,17

1,49

53,90

21,04 19,50 35,49 35,32 0,36 12,72

21,40 35,16 34,64 1,12 38,80
22,52 18,75 34,13
Tổng =

366,09
f
cát =

38,95
Tổng cộng =

792,89

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 15
Q
f
= 1,6.792,89 =

1268,62
Bảng 2.1.5.1.2.6 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh
(dùng để tính cho trụ T2)
Z(m) N
60
Đất q
p

q
pi
giữa

lớp
phân tố
∆z
i
q
pi
Δzi
Σ q
pi
Δzi
q
pi

18,08

19,50

q
p
=
306.N
60


(kPa)
5967,00 5976,37

0,12 717,16

20140,05

6293,77
18,20



5985,73

6091,12

1,35

8223,01

19,55

20,25

6196,50 6081,75

1,49 9061,81

21,04

19,50

5967,00 5939,09

0,36 2138,07

21,40



5911,18

5824,34

1,12

6523,26

15238,52

10884,66
22,52

18,75

5737,50 5716,77

0,28 1600,70

22,80

5696,04 5602,02

1,27 7114,57

24,07

18,00

5508,00







Q
p
= (q
p1
+ q
p2
).0,16 = 0,16.(6293,77+10884,66)/2 = 1374,27kN

Bảng 2.1.5.1.2.7 Sức chịu tải của cọc theo đất nền trong các mố trụ đã hiệu chỉnh
STT Cấu kiện Q
f
(KN) Q
p
(KN) Q
r
(KN)
1 Mố A
930,26 7828,56 1746,25
2 Trụ T1

1351,55 1259,32 2088,70
3 Trụ T2
1268,62

1374,27

2114,31

4 Mố B
930,26 7828,56 1746,25

2.1.5.2.2 Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ:
Để xác định áp lực lớn nhất tác dụng lên mố trụ ta sử dụng chương trình
MIDAS/Civil6.3.0 để tính toán.
2.1.5.2.2.1.Các bước chính thực hiện trong chương trình:
1. Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu
2. Mô hình hóa kết cấu;
3. Khai báo các làn xe;
4. Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế + tải trọng
làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn;
5. Khai báo các lớp xe;
6. Khai báo các trường hợp tải trọng di động;
7. Khai báo các trường hợp tải trọng di động và các hệ số tải trọng và hệ số xung
kích;
8. Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu;
9. Khai báo các tổ hợp tải trọng;
10. Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết.
1. Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu:
Vật liệu dùng cho cầu gồm các vật liệu chính sau: BT dầm, BT trụ…
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 16
Khai báo vật liệu: Model>Property>Material …=> chương trình xuất hiện hộp
thoại Properties; nhấn nút Add để khai báo vật liệu. Thông số của vật liệu được thể hiện
hình bên dưới:



Hình 2.1.5.2.2.1.1 - Khai báo vật liệu
Khai báo các thuộc tính của vật liệu thay đổi theo thời gian: Model >Properties >
Time Depent Material(Creep/Shrinkage). Chương trình xuất hiện hôp thoại: Time Depent
Material(Creep/Shrinkage). Nhấn nút Add để khai báo các thông số liên quan đến đặc
trưng vật liệu thay đổi theo thời gian của bê tông:


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 17
Hình 2.1.5.2.2.1.2 - Khai báo các thông số VL thay đổi theo thời gian
Thể hiện kết quả sau khi khai báo bằng cách kích vào nút ShowResul…



Hình 2.1.5.2.2.1.3 - Kết quả khai báo VL thay đổi theo thời gian
Khai báo sự thay đổi của cường độ vật liệu theo thời gian: Model > Properties >
Time Depent Material(Comp,Strength). Chương trình xuất hiện hôp thoại Time Depent
Material (Comp,Strength), kích nút Add… Sau đó khai báo các thông số như hình bên
dưới:



Hình 2.1.5.2.2.1.4 - Kết quả khai báo cường độ VL theo thời gian.

Gán các thuộc tính phụ thuộc vào thời gian cho bê tông: Model > Properties >
Time Depent Material Link.
2. Mô hình hóa kết cấu:
Kết cấu cầu liên tục đúc hẫng được mô hình hóa trong chương trình gần giống như kết
cấu thật bên ngoài thực tế.
Dầm chủ là dầm hộp liên tục được mô hình là phần tử Beam. Mặt cắt ngang dầm chủ là
loại 1 hộp 2 sườn, thành xiên; các thông số về mặt cắt ngang dầm chủ được thể hiện bên
dưới.

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 18


Hình 2.1.5.2.2.1.5 - Khai báo mặt cắt trên trụ



Hình 2.1.5.2.2.1.6 - Khai báo mặt cắt mép trụ


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 19


Hình 2.1.5.2.2.1.7 - Khai báo mặt cắt hợp long


Hình 2.1.5.2.2.1.8 - Sơ đồ kết cấu dưới dạng không gian

3. Khai báo các làn xe:

Việc khai báo tiêu chuẩn được thực hiện như sau: Gọi menu Load>Moving Load
Analysis Data, trong giao diện Select Moving Load Code chọn ASSHTO LRFD.
Khai báo các làn xe: Gọi menu Load >Moving Load Analysis Data >Traffic Lane,
sau khi xuất hiện hộp thoại ta ấn nút Add để nhập các thông số liên quan như hình bên
dưới.
Tên làn

Đ
ộ lệch tâm (m)

Làn
xe 1

+2,00

Làn xe 2 -2,00
Làn người 3 +4,70
Làn ngư
ời 4

-
4,7
0

Làn xe 5 -4.67
Làn xe 6 0,00
Làn xe 7 +4,67

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 20

Hình 2.1.5.2.2.1.9 - Khai báo các làn xe.
4. Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế + tải trọng
làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn:
Khai báo hai trường hợp hoạt tải theo ASSHTO LRFD:
+ HL-93TDM: Hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn.
+ HL-93 TRK: Hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn.


Hình 2.1.5.2.2.1.10 - Khai báo các trường hợp của hoạt tải.

5. Khai báo các lớp xe:













Hình 2.1.5.2.2.1.11 - Khai báo các lớp xe.
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 21

6. Khai báo các trường hợp tải trọng di động:

Hình 2.1.5.2.2.1.12 - Khai báo các trường hợp tải trọng di động.
7. Khai báo các trường hợp tải trọng:
Việc khai báo các trường hợp tải trọng được tiến hành như sau: gọi menu
Load>Static Load Cases => Chương trình xuất hiện hộp thoại Static Load Cases.Do việc
khai báo được tiến hành từ hộp thoại MSS Brigde Wizard nên chương trình tự động đưa
các trường hợp tải trọng gồm: trọng lượng bản thân, tải trọng do căng kéo cáp, trọng
lượng của bê tông tươi và tự động gán tương ứng với từng giai đoạn thi công . Do vậy,
chỉ khai báo thêm tỉnh tải trong giai đoạn 2 gồm trọng lượng lớp phủ, trọng lượng lan can
tay vịn, trọng lượng dải phân cách.


Hình 2.1.5.2.2.1.13 - Khai báo các trường hợp tải trọng.

8. Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu:
Các loại tải trọng như: Trọng lượng bản thân, trọng lượng của BT tươi, lực căng
kéo cáp chương trình sẽ tự động gán cho kết cấu; ở đây ta chỉ gán tỉnh tải trong giai đoạn
2 như: trọng lượng các lớp phủ BMC, trọng lượng lan can tay vịn, trọng lượng dải phân
cách. Việc gán được thực hiện như sau:
Chọn các phần tử cần gán tải trọng, gọi menu Load>Element Beam Load… =>
Xuất hiện hôp thoại; trong hộp thoại này ta khai báo các thông số cần thiết như hình bên
dưới: tĩnh tải các lớp phủ BMC được quy về một lực phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ,
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 22
riêng tĩnh tải lan can tay vịn và tĩnh tải dải phân cách được quy về một lực phân bố và
một mômen phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ.
Sau khi khai báo xong nhấn nút Add để chấp nhận việc gán tải trọng.

Hình 2.1.5.2.2.1.14 - Gán lực phân bố.
9. Khai báo các tổ hợp tải trọng:
Để chương trình tính ra các trường hợp bất lợi nhất của tải trọng ta phải khai báo
các tổ hợp tải trọng; cách khai báo như sau:
Gọi menu Load >Create load Cases Using Load Combination => Xuất hiện hộp
thoại Load Combination; trong hộp thoại này ta khai báo các loại tổ hợp tải trọng:


Hình 2.1.5.2.2.1.15 - Khai báo các tổ hợp tải trọng.

STT

Tên Tổ hợp Loại tổ hợp

Mô tả Hệ số vượt tải

1 Tong tinh tai Add 1,25.TT1+1,50.TT2 1,25;1,50
2 HT1 Add 1,75(Tadem(L1,L2)+Ln+PL) 1,75
3 HT2 Add 1,75(TrK(L1,L2)+Ln+PL) 1,75
4 Max(HT1,HT2)

Envelope Max(HT1, HT2) 1,00
5 Tong 1 Add Tong tinh tai + Max(HT1, HT2) 1,00
6 HT3 Add 1,75(Tadem(L5,L6,L7)+Ln) 1,75
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây dựnng cầu đường
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 23
7

HT4

Add

1,75(TrK(L5,L6,L7)+Ln)

1,75

8 Max(HT3,HT4)

Envelope Max(HT3, HT4) 1,00
9 Tong 2 Add Tong tinh tai + Max(HT3, HT4) 1,00
10 Max Envelope Max(Tong 1, Tong 2) 1,00

10. Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết:


Hình 2.1.5.2.2.1.16 - Xếp hoạt tải đoàn người lên đah phản lực mố

Hình 2.1.5.2.2.1.17 - Xếp hoạt tải đoàn người lên đah phản lực trụ
Giá trị phản lực lớn nhất tại các gối trong giai đoạn khai thác do tổ hợp “Max” gây ra:


Hình 2.1.5.2.2.1.18 - Giá trị phản lực tại mố và trụ do tĩnh tải và hoạt tải gây ra
- Áp lực tác dụng lên mố A và mố B
A
p
mốA
= 1,25.5295,90 + 5993,04 = 12612,92 (kN)
A
p
mốB
= 1,25.6192,38 + 5993,04 = 13733,52 (kN)
- Áp lực tác dụng lên trụ T1 và T2 : A
p
trụT1
= A
p
trụT2
= 32927,44 (kN)
2.1.5.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho mố, trụ cầu:
Công thức tính toán :

tt
P
N

n .β=
Trong đó : n là số lượng cọc tính toán.
β: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng, β = 1,5
N: Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng.
Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc.