THIẾT kế sơ bộ PHƯƠNG án cầu CHÍNH dây VĂNG 3 NHỊP với sơ đồ NHỊP ( 87 + 182 + 87 )

Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
thiết kế sơ bộ phơng áN Cầu chính dây văng 3 nhịp với sơ đồ
nhịp: ( 87 + 182 + 87 )
I. Giới thiệu phơng án thiết kế
- Sơ đồ cầu : 87 + 182 + 87 m
- Khổ cầu : K=11m
- Quy phạm thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272 05, hoạt tải thiết kế:
HL93
- Khổ thông thuyền: B = 50m , H = 7.0 m.
- Trắc dọc cầu: Cầu nằm trên đờng thẳng có độ dốc dọc i
d
= 4 %. Độ dốc dọc lớn nhất
i
max
= 4 %.
Phơng án kết cấu:
- Kết cấu phần trên: cầu chính cầu dây văng 3 nhịp (87 + 182 + 87). Chiều cao dầm
không đổi h = 1.8 m, tiết diện hở 2 sờn BTCT. Đợc đỡ bởi 56 cặp dây văng bố trí hình rẽ
quạt trên 2 tháp. Tháp cầu dạng tháp cứng BTCT hình chữ H, tiết diện tháp dạng hộp chữ
nhật.
- Kết cấu phần dới:
+ Mố: Hai mố đối xứng, loại mố nặng chữ U, BTCT tờng thẳng, đặt trên móng cọc
khoan nhồi đờng kính D = 2m.
+ Tháp cầu dạng tháp cứng BTCT hình chữ H, tiết diện tháp dạng hộp chữ nhật. Tháp
đợc đặt trên hệ móng cọc khoan nhồi đờng kính D = 2 m.
+ Móng tháp, mố: Móng cọc khoan nhồi, sử dụng đờng kính D = 2 m.
- Kết cấu khác:
+ Khe co giãn bằng cao su.
+ Gối cầu bằng cao su.
+ Lan can cầu bằng bê tông và thép ống
+ Lớp phủ mặt cầu:

Bêtông nhựa hạt mịn 7.5cm
Lớp phòng nớc 0.4cm.
II. Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp:
II.1. Theo yêu cầu về độ võng của nút dây treo là nhỏ nhỏ nhất:
y
i
=
ii
ii
iii
ii
AE
lS
AE
LS

2sin
2
cossin ìì
ìì
=
ììì
ì
Trong đó:
S
i
, L
i
:Là lực dọc và hình chiếu của dây văng thứ i lên phơng dọc cầu.
E, A

i
:Độ cứng chịu kéo của dây văng thứ i .


i
: Góc nghiêng của dây văng thứ i.
Ta thấy y
i
nhỏ nhất khi sin2

i
= 1

2

i
= 90
o



i
= 45
o
SVTH: Hoàng Năng Tú 42 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
II.2. Theo yêu cầu về chuyển vị của đỉnh tháp cầu là nhỏ nhất:
o
o 0
2 S h

E A sin

ì ì
=
ì
Trong đó :
S
o
: Lực dọc trong dây neo.
H : Chiều cao tháp cầu.
E.A
o
: Độ cứng chịu kéo của dây neo.


0
: Góc nghiêng của dây neo so với phơng ngang.
Ta thấy:

nhỏ nhất khi sin2

0
= 1

2

0
= 90
o

0
= 45
o
Nh vậy khi góc nghiêng đạt giá trị 45
o
thì độ cứng của cầu đạt giá trị lớn nhất, lúc đó
chiều cao của tháp cầu bằng chiều dài nhịp biên. Tuy nhiên góc nghiêng của dây neo lớn
thì tháp cầu sẽ rất cao, làm tăng kích thớc và khối lợng vật liệu.Khi đó tháp cầu làm việc
bất lợi do chịu uốn dọc. Làm tăng lực nhổ, đặc biệt công nghệ thi công gặp nhiều khó
khăn.Thực tế cho thấy góc nghiêng hợp lí về chịu lực và kinh tế của dây văng nghiêng
nhất là 22
o
25
o
. Từ đó xác định đợc chiều cao hợp lý của tháp cầu.
Góc nghiêng của các dây văng còn lại đợc lựa chọn trên cơ sở đảm bảo độ cứng tốt
nhất của hệ và tránh mô men uốn lớn trong tháp. Do đó kiến nghị dùng sơ đồ dây hình rẽ
quạt là hợp lý nhất, nó khắc phục đợc nhợc điểm của sơ đồ dây đồng quy và song song.
Căn cứ vào yêu cầu thiết kế, tình hình địa chất, thuỷ văn, yêu cầu mỹ quan, kiến trúc,
địa hình của vị trí dựng cầu, ta đa ra sơ đồ của cầu dây văng nh trong bản vẽ
Theo sơ đồ trên ta thấy cầu dây văng có một hình dáng kiến trúc đẹp, hài hoà và thích
hợp với công nghệ thi công hiện nay (Dùng xe đúc để đúc hẫng từ 2 tháp ra 2 bên mà
không cần giàn giáo hay hệ phao, phà trên sông). Với công nghệ thi công này thì hầu nh
không ảnh hởng tới chế độ thuỷ văn của sông.
II.3. Số lợng dây và chiều dài khoang
II.3.1 Chiều dài khoang:
Hiện nay cầu dây văng thờng đợc thi công theo công nghệ đúc hẫng hay lắp hẫng.
Trong công nghệ thi công hẫng thì khoang dầm càng nhỏ vừa thích hợp với chiều dài đốt

đổ bê tông, vừa làm cho cấu tạo neo đơn giản do lực tác dụng lên dây nhỏ. Khoang dầm
nhỏ làm giảm mô men uốn cục bộ trong phạm vi khoang, nâng cao độ an toàn cho công
trình khi sửa chữa thay thế dây hoặc neo. Do đó kiến nghị dùng hệ dây nhiều khoang nhỏ.
Với dầm cứng bằng BTCT thì ta quyết định chọn nh sau:
- Nhịp giữa gồm 29 khoang trong đó:
+ 2 khoang áp trụ tháp mỗi khoang dài 9 m.
+ 1 khoang đốt hợp long 8 m.
+ 26 khoang còn lại đều nhau mỗi khoang 6 m.
- Nhịp biên gồm 14 khoang trong đó:
+ 1 khoang áp trụ tháp dài 9 m.
+ 13 khoang giữa mỗi khoang dài 6 m.
II.3.2 Số lợng dây và tiết diện dây:
SVTH: Hoàng Năng Tú 43 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Theo số lợng khoang và chiều dài khoang đã chọn thì số lợng dây nhịp biên là 14 dây
và nhịp giữa là 28 dây trên một mặt phẳng dây.
Hiện nay các bó cáp cờng độ cao trong cầu dây văng thờng đợc tổ hợp từ các tao cáp
đơn vì các tao cáp đơn dễ vận chuyển, lắp đặt và thích hợp với các hệ thống neo hiện nay.
Do đó sử dụng các tao cáp đơn loại 15.2mm gồm 7 sợi thép

7.
Thiết kế mặt cắt ngang dầm chính
Chọn mặt cắt ngang dầm cứng là loại dầm đơn năng bằng BTCT gồm 2 dầm chủ tiết
diện hình thang. Liên kết với nhau bằng dầm ngang và bản mặt cầu.
+ Chiều cao dầm chủ: Với hệ 3 nhịp 2 mặt phẳng dây:
100
1
300
1
ữ=

l
h
Với L = 182 m

chọn h = 1.8 m, tơng ứng
1.101
1
=
l
h
+ Chiều cao bản mặt cầu hb = 30 cm.
+ Chiều cao dầm ngang: h
dn
= 1.5m, dầy 30cm, bố trí cách nhau 3 m.
Cấu tạo mặt cắt ngang cầu dây văng
Tháp cầu
Từ góc nghiêng của dây văng thoải nhất

min
= 23.42
o
, ta xác định đợc chiều cao của
tháp h
tháp
= 40 m ( Chiều cao từ mặt cầu đến vị trí neo dây cao nhất ).
Sử dụng tháp có dạng hình thang (Chữ H), ta có sơ đồ tính áp lực tại chân tháp:
v
o
l1 l2/2

P
g+

w
Diện tích tối thiểu của tháp có thể xác định theo công thức:
A
t
=
( ) ( )
2 2
1 1 1
c 1
l l
g w l l P 2 l
2 2
0.5 f ' sin 2l



+ ì + ì + + ì ì
ữ ữ

ì ì ì
=
( ) ( ) ( )
1
1
2
21
sin4

42
lR
lPllpg
t
ìì
ì++ì+


Trong đó :
SVTH: Hoàng Năng Tú 44 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
A
t
: Diện tích cột tháp (tháp 2 cột).
g , w : Tĩnh tải và tải trọng làn tác dụng đều trên một giàn dây.
l
1
, l
2
: Chiều dài nhịp biên và chiều dài nhịp chính l
1
= 87m, l
2
= 182m.
f
c
: Cờng độ vật liệu làm tháp ở 28 ngày.Bê tông f
c
=55 MPa.

:Góc nghiêng của chân tháp so với phơng ngang,

= 84.45
o


: Hệ số phân phối ngang của hoạt tải thiết kế đối với ĐAH gối là gối kê dầm
chủ ( vì khi tính tháp nguy hiểm nhất là xếp xe tại vị trí tháp ).
P : Tải trọng xe thiết kế, coi gần đúng xe là lực tập trung đứng tại vị trí tháp
cầu.
- Tĩnh tải:
+ Trọng lợng bản thân của hệ dầm mặt cầu:
1 dc b dn
g g g
+
= +
+ Trọng lợng bản thân dầm chủ và bản :
btbdcbdc
Fg

.
++
=
Với : Fdc+b= 7.173 m2

BT

= 2.4 T/m3
dc b

g 7.173x2.4 17.215T / m
+
= =
+ Trọng lợng dầm ngang:
Dầm ngang tiết diện 30 x 150 cm, bố trí cách đều nhau: d =
6
2
=
3 m.
=
dn
g
1
0.3 x 1.5 x 12.2 x 2.4 = 8.993 T
Trọng lợng dầm ngang trên một mét dài cầu:
==
d
g
g
dn
dn
1
8.993
3.0
= 2.998 T/m.
Vậy trọng lợng bản thân của hệ dầm mặt cầu là:
=
1
g
17.215 + 2.998 = 20.213 T/m.

( )
1
2
211
.8
2.
l
llg
P
dc
t
+
=
=
625.3680
878
)182872(213.20
2
=
ì
+ìì
T
Vậy lực tác dụng lên một chân tháp là:
==
2
1
dc
t
dc
t

P
P
313.1840
2
625.3680
=
T.
+ Trọng lợng lớp phủ mặt cầu:
lplplp
Fg

.=
Với :
=
lp
F
1.43 m
2

=
lp

2.25 T/m
3
SVTH: Hoàng Năng Tú 45 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
==
lplplp
Fg

.
1.43 x 2.25 = 3.218 T/m.
( )
1
2
211
.8
2.
l
llg
P
lp
t
+
=
=
971.585
878
)182872(218.3
2
=
ì
+ìì
T
Vậy lực tác dụng lên một chân tháp là:
986.292
2
971.585
2
1

===
lp
t
lp
t
P
P
T
+ Trọng lợng lan can :
lc
g =
2 x 0.25 x 2.4 = 1.2 T/m.
( )
2
lc 1 2
lc
t
1
g . 2l l
P
8.l
+
=
=
51.218
878
)182872(2.1
2
=
ì

+ìì
T
Vậy lực tác dụng lên một chân tháp là:
255.109
2
51.218
2
1
===
lc
t
lc
t
P
P
T
- Hoạt tải:
+ Xác định hệ số phân phối ngang:
Đờng ảnh hởng áp lực lên một giàn dây
14200
i=2% i=2%
1
3@3000
1000
0.923
0.692
0.462
0.231
13000
Hệ số phân phối ngang của tải trọng làn xe HL93 :

=
W


làn
= 0.5 x (0.923 + 0.231) x 9 = 5.193
Hệ số phân phối ngang của tải trọng xe tải thiết kế (Xe tải thiết kế coi là lực tập trung
đứng tại tháp cầu)
Không tính cho xe 2 trục thiết kế vì coi xe là lực tập trung thì xe tải gây bất lợi hơn.
SVTH: Hoàng Năng Tú 46 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Đờng ảnh hởng áp lực lên dầm chủ
=
xe

0.5.

y
i
= 0.5 x (0.952 + 0.786 + 0.571 + 0.508+0.397+0.228) = 1.721
Trong đó: y
i
- các tung độ Đah áp lực ở dới các tải trọng
Vậy nội lực do tải trọng hoạt tải HL93 :
( )
2
w 1 2
ht
t xe xe
1

.w. 2l l
P (1 ).P
8.l

à
+
= + + =
( )
2
5.193 x 0.31 2 135 275
1.721 1.25 32.5 512.656T
8 135
ì ì +
= + ì ì =
ì
Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn I
ht
t
lp
t
lc
t
dc
tt
PPPPP
11111
75.15.125.125.1 +++=

= 1.25 x 1840.313 + 1.25 x 109.255 + 1.5 x 292.986 + 1.75 x 512.656
= 3773587 ( T )

Diện tích tối thiểu của tháp cầu là:
1t
1t
'
c
P
A
0.5xf xsin

= =
0
45.84sin55005.0
587.3773
ìì
= 1.915 m
2
.
Chọn tiết diện của tháp cầu có dạng hình hộp thay đổi từ đỉnh tháp đến chân tháp:
Diện tích thật của đỉnh tháp :
=
dinh
A
3.8x2.0 2.8 x 1.0 = 4.8 m
2
>1.915 m
2
.
Diện tích thật của chân tháp (tại mặt đài). Trong đoạn 15.1 m kể từ đài tiết diện chữ
nhật đặc.
=

)(daichan
A
4.5x 2 = 9.0 m
2
>1.915 m
2
.
II.4. Tính toán nội lực dây văng
SVTH: Hoàng Năng Tú 47 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Trong cầu dây văng, dây làm việc nh gối đàn hồi chịu kéo, nội lực trong dây đạt giá trị
lớn nhất khi hoạt tải đứng trên toàn cầu. Khi đó lực dọc trong dây thoải nhất ở giữa nhịp
là lớn nhất xác định theo công thức gần đúng:
( )
( )
g
xe i i
max
g g
w g d d
P y
S
sin 2sin


+ +
ì ì
= +
Trong đó:
+ g, w: tĩnh tải và tải trọng làn (hoạt tải) phân bố đều tác dụng lên một dàn dây.

g= (1.25 x g
1
+ 1.25 x g
lc
+ 1.5 x g
lp
)/2
= ( 1.25 x 20.213 + 1.25 x 1.2 + 1.5 x 3.218 )/2
= 15.796 T/m
w=1.75x

x
w

x0.31
= 1.75 x 0.85 x 5.193 x 0.31
= 2.395 T/m
+
xe

: Hệ số phân phối ngang của xe thiết kế.
+ P
i
: Tải trọng trục xe thiết kế.
+ y
i
: Tung độ đah (nh hình vẽ).
+ d,d
g
: Chiều dài 2 khoang dầm nằm kề nút dây thoải nhất:

+

0
: Góc nghiêng của dây văng thoải nhất ở khu giữa nhịp
Với xe tải thiết kế:
( )
( )
g
xe i i
max
g g
w g d d
P y
S
sin 2sin


+ +
ì ì
= +
=
ì
+ì+
+
ì+ì+ìì
00
7.23sin2
)86()395.2796.15(
7.23
)283.05.3463.05.1415.14(721.1

Sin
330.662T
- Với xe hai trục thiết kế:
SVTH: Hoàng Năng Tú 48 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
14.5T 3.5T
1
0.283
0.14
2
3
.
7
0

6000 8000
4300 4300
14.5T
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
( )
( )
g
xe i i
max
g g
w g d d
P y
S
sin 2sin

+ +
ì ì
= +
=
00
7.23sin2
)86()395.2796.15(
7.23sin
)8.011111(728.1
ì
+ì+
+
ì+ìì
=333.687T
Vậy : S
max
=333.687 T.
Trong đó :
S
t
= 216.144 T
S
h
(cha kể hoạt tải xe) = 32.767 T
Nội lực trong các dây văng còn lại trong phạm vi nhịp đợc xác định theo công thức:
i
g
i
SS

sin
sin
.
max
=
Trong đó:

i
- góc nghiêng của dây văng thứ i
Riêng dây neo làm việc bất lợi nhất khi hoạt tải đứng kín nhịp giữa. Khi đó nội lực
trong dây neo xác định theo công thức:
00
0
ht
SSS +=
Trong đó: S
t

o
: nội lực trong dây neo do tĩnh tải
0
2
0
cos
cos


i
k

i
i
tt
SS

=
=
S
t

i
:Nội lực trong dây văng thứ i do tĩnh tải (i là chỉ số của dây, tính từ dây văng thứ 2
(không kể dây neo là thứ nhất ) đến dây thứ 28 ở giữa nhịp)
S
h

o
: Nội lực trong dây neo do hoạt tải:
44
h h
i
0 i
i 23
0
cos
S S
cos


=

=

S
h

i
: Nội lực trong dây văng thứ i do hoạt tải
44
h
i
i 23
S
=

: Tổng số lực trong dây do hoạt tải, tính từ dây thứ i đến dây thứ k (j, k là dây
đầu và dây cuối ở nhịp chính từ tháp ra giữa nhịp chính j = 15 , k = 28 )

i
: góc nghiêng của dây văng thứ i thay đổi từ j đến k.

0
: góc nghiêng của dây neo
SVTH: Hoàng Năng Tú 49 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
6000 8000
11T
1
0.8
2
3
.

7
0

11T
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Ta có:
( )
( )
g
t
max
0
g
g d d
15.796 6 5
S 216.144T
2sin 2 sin23.70

+
ì +
= = =
ì
( )
( ) ( )
g
h
xe i i
max
0 0
g g

w d d
2.394 6 5 1.721 11 1 11 0.8
P y
S
2sin sin 2 sin 23.70 sin 23.70


+
ì + ì ì + ì
ì ì
= + = +
ì
= 117.543T
i
g
t
i
t
SS


sin
sin
.
max
=
i
g
h
i

h
SS


sin
sin
.
max
=
44
t t
i
0 i
i 2
0
cos
S S
cos


=
=

44
h h
i
0 i
i 23
0
cos

S S
cos


=
=


SVTH: Hoàng Năng Tú 50 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Kết quả tính toán nội lực trong các dây văng đợc thể hiện trong bảng sau:
Dây số

i
Sin
i
Cos
i
S
h
i
(T) S
i
(T)
0
t
S
0
h
S

Si max
2 25.317 0.428 0.904 110.485 203.165 202.472 313.650
3 25.772 0.435 0.901 108.664 199.817 198.381 308.481
4 26.273 0.443 0.897 106.735 196.270 194.029 303.005
5 26.823 0.451 0.892 104.704 192.535 189.426 297.239
6 27.433 0.461 0.888 102.551 188.575 184.521 291.126
7 28.11 0.471 0.882 100.275 184.391 179.307 284.666
8 28.867 0.483 0.876 97.863 179.956 173.744 277.819
9 29.718 0.496 0.868 95.306 175.254 167.800 270.560
10 30.68 0.510 0.860 92.596 170.269 161.443 262.865
11 31.776 0.527 0.850 89.719 164.980 154.624 254.700
12 33.033 0.545 0.838 86.671 159.375 147.305 246.046
13 34.503 0.566 0.824 83.408 153.374 139.347 236.782
14 36.195 0.591 0.807 80.006 147.119 130.893 227.124
15 38.21 0.619 0.786 76.383 140.456 121.673 216.839
16 61.634 0.880 0.475 72.550 133.408 111.616 205.958
17 43.445 0.688 0.726 68.706 126.340 101.127 195.046
18 47.147 0.733 0.680 64.447 118.508 88.859 182.956
19 51.643 0.784 0.621 60.251 110.792 75.798 171.043
20 57.335 0.842 0.540 56.123 103.201 61.408 159.323
21 64.59 0.903 0.429 52.306 96.183 45.501 148.490
22 73.814 0.960 0.279 49.196 90.465 27.802 139.661
23 73.685 0.960 0.281 49.229 90.524 28.036 15.246 139.752
24 64.308 0.901 0.434 52.430 96.410 46.080 25.059 148.840
25 56.893 0.838 0.546 56.403 103.717 62.456 33.965 160.120
26 51.067 0.778 0.628 60.737 111.686 77.377 42.079 172.423
27 46.46 0.725 0.689 65.177 119.850 91.020 49.499 185.027
28 42.769 0.679 0.734 69.578 127.943 103.547 56.311 197.520
29 39.771 0.640 0.769 73.854 135.807 115.079 62.582 209.662
30 37.207 0.605 0.796 78.132 143.673 126.155 68.606 221.805

31 35.237 0.577 0.817 81.888 150.580 135.593 73.738 232.468
32 33.493 0.552 0.834 85.617 157.436 144.748 78.717 243.053
33 32.003 0.530 0.848 89.150 163.933 153.264 83.348 253.083
34 30.718 0.511 0.860 92.492 170.079 161.199 87.663 262.571
35 25.598 0.432 0.902 109.353 201.083 199.929 108.725 310.435
36 28.616 0.479 0.878 98.648 181.399 175.559 95.472 280.047
37 27.748 0.466 0.885 101.477 186.602 182.066 99.011 288.079
38 26.975 0.454 0.891 104.158 191.531 188.185 102.338 295.689
39 26.284 0.443 0.897 106.694 196.194 193.935 105.466 302.888
40 25.663 0.433 0.901 109.094 200.608 199.348 108.409 309.702
41 25.102 0.424 0.906 111.369 204.791 204.453 111.185 316.160
42 24.592 0.416 0.909 113.531 208.766 209.282 113.811 322.296
43 24.128 0.409 0.913 115.580 212.533 213.842 116.291 328.113
44 23.7 0.402 0.916 117.543 216.144 218.196 118.659 333.687
1 24.899 0.421 0.907 372.274 1756.180 2128.454
Tiết diện dây văng đợc xác định theo công thức:
SVTH: Hoàng Năng Tú 51 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
i
i
S
A
f
=
Trong đó:
+ S
i
: Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng thứ i
+ f : Cờng độ tính toán của vật liệu làm dây: f = 0.45xf
pu

(Tính theo tổ hợp chính)
+ f
Pu
: cờng độ kéo quy định của thép dự ứng lực, f
Pu
= 1860 MPa= 18600 kG/cm
2
f = 0.45x18600 = 8370 kG/cm
2
= 8.37T/cm
2
+ Tiết diện các dây văng đợc tổ hợp từ các tao cáp đờng kính 15.2mm có diện tích A
t
= 2.6939cm
2
(gồm 7 sợi

7)
Số tao cáp trong từng dây văng là:
n
i
=
i
t
A
A
SVTH: Hoàng Năng Tú 52 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Kết quả tính toán đợc thể hiện trong bảng sau:
Dây

số
Chiều dài
khoang
Si
Diện tích cần
thiết (cm
2
)
Số tao tính toán
cần thiết
Số tao chọn
Diện tích thực tế
của dây(cm
2
)
2 6 313.650 37.473 13.910 14 37.715
3 6 308.481 36.856 13.681 14 37.715
4 6 303.005 36.201 13.438 14 37.715
5 6 297.239 35.512 13.182 14 37.715
6 6 291.126 34.782 12.911 13 35.021
7 6 284.666 34.010 12.625 13 35.021
8 6 277.819 33.192 12.321 13 35.021
9 6 270.560 32.325 11.999 12 32.327
10 6 262.865 31.406 11.658 12 32.327
11 6 254.700 30.430 11.296 12 32.327
12 6 246.046 29.396 10.912 11 29.633
13 6 236.782 28.289 10.501 11 29.633
14 6 227.124 27.136 10.073 11 29.633
15 6 216.839 25.907 9.617 10 26.939
16 6 205.958 24.607 9.134 10 26.939

17 6 195.046 23.303 8.650 9 24.245
18 6 182.956 21.858 8.114 9 24.245
19 6 171.043 20.435 7.586 8 21.551
20 6 159.323 19.035 7.066 8 21.551
21 6 148.490 17.741 6.585 7 18.857
22 9 139.661 16.686 6.194 7 18.857
23 9 139.752 16.697 6.198 7 18.857
24 6 148.840 17.783 6.601 7 18.857
25 6 160.120 19.130 7.101 8 21.551
26 6 172.423 20.600 7.647 8 21.551
27 6 185.027 22.106 8.206 9 24.245
28 6 197.520 23.599 8.760 9 24.245
29 6 209.662 25.049 9.298 10 26.939
30 6 221.805 26.500 9.837 10 26.939
31 6 232.468 27.774 10.310 11 29.633
32 6 243.053 29.039 10.779 11 29.633
33 6 253.083 30.237 11.224 12 32.327
34 6 262.571 31.371 11.645 12 32.327
35 6 310.435 37.089 13.768 14 37.715
36 6 280.047 33.458 12.420 13 35.021
37 6 288.079 34.418 12.776 13 35.021
38 6 295.689 35.327 13.114 14 37.715
39 6 302.888 36.187 13.433 14 37.715
40 6 309.702 37.001 13.735 14 37.715
41 6 316.160 37.773 14.022 15 40.409
42 6 322.296 38.506 14.294 15 40.409
43 6 328.113 39.201 14.552 15 40.409
44 6 333.687 39.867 14.799 15 40.409
1 6 2128.454 254.296 94.396 95 255.922
SVTH: Hoàng Năng Tú 53 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai

Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
III. Tính toán khối lợng sơ bộ
III.1 Khối lợng công tác phần kết cấu nhịp :
- Thể tích khối đúc phần dầm cứng có chiều cao không đổi:
V
dầm cứng
= Ax
l
= 7.173 x 545 = 3909.228 m
3
- Thể tích dầm ngang:
V
dầm ngang
= 183 x
=
dn
V
1
183 x 3.747 = 685.701 m
3
- Thể tích phần kết cấu nhịp cầu:
V
cầu chính
= 3909.228 + 685.701 = 4594.986 m
3
III.2 Tính toán khối lợng công tác của trụ mố:
- Khối lợng mố cầu:
Mố Cao Tờng cánh Thân mố Bệ móng Vmố(m3)
A0 7.4 25.838 161.951 440 627.789
A3 7.8 25.838 161.951 440 627.789

- Tổng khối lợng công tác bê tông mố: V
mố
= 1255.578 (m
3
)
- Khối lợng của bản quá độ : V
bản qú độ
=12.76 m
3
- Khối lợng tháp cầu:
Tháp Cao (m) Thân tháp Bệ tháp Dầm ngang V
tháp
m3
T1 82.1 846.097 3332 152.263 4330.36
T2 82.1 846.097 3332 152.263 4330.36

- Tổng khối lợng công tác bê tông trụ: V
trụ
= 8660.72 (m
3
)
- Tính toán khối lợng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu:
+ Lan can:
V
Lan can
= 2xA
Lan can
x L
lan can
= 2 x 0.25 x 545 = 272.5 m

3
+ Diện tích lớp phòng nớc dày 0.4cm:
A
Phòng nớc
= 11 x 545 = 5995 m
2
- Thể tích bê tông nhựa:
V
Bê tông nhựa
= A x L= 1.43 x 545 = 779.35 (m
3
)
IV. Tính sơ bộ số cọc của mố, tháp
IV.1 Tính sức chịu tải của cọc:
+ Bêtông:
'
c
f
=30 MPa
+ Cốt thép chịu lực: f
y
=400 MPa
+ Công thức tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
c
VL
P
=.P
n
Trong đó :
P

n
=0.85x( 0.85 x
'
c
f
x A
c
+ f
y
x A
s
)
(đối với cấu kiện có cốt thép đai xoắn, điều 5.7.4.4).
SVTH: Hoàng Năng Tú 54 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Với:
: hệ số sức kháng, = 0.75 (5.5.4.2.1 22 TCN 272-05)
Ac : Diện tích nguyên của bê tông(m2)
f
c
: Cờng độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày, f
c
=3000 (T/m2)
As : Diện tích cốt thép chịu lực (m
2
).
Chọn sơ bộ: 50

36 cho cọc D=2m
A

s
=
3 2
50x x(36x10 )
4


=0.05 m
2
A
c
=
2
x2
4

=3.142 m
2

1

=
s
c
A
1.65%
A
=
> 0.8
( Hàm lợng cốt thép thoả mãn điều 5.13.4.5.2 22 TCN 272-05)

f
y
: giới hạn chảy của thép chịu lực, f
y
=40000( T/m
2
)
+ Với cọc D = 2m:

c
VL
P
=0.75x0.85x[0.85x3000x(3.142-0.05)+40000x0.05] = 6322.109( T )
VI.1 Sức chịu tải tính toán theo đất nền:
( )

= +
R qp p qs s
Q x ( xq xq )- Qc
Trong đó:
+

:hệ số chiết giảm do ảnh hởng của nhóm cọc
+
qp

: hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của mũi cọc
+ q
p:
sức kháng đầu cọc danh định (T/m

2
)
+
qs

: hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của thân cọc
+ q
p:
sức kháng thành bên danh định (T/m
2
)
+ Q
c
: trọng lợng bản thân cọc ( T ).
- Tính toán sức kháng danh định của cọc gồm sức kháng thành bên và sức kháng mũi
theo công thức của Reese và Wright (1977) (10.8.3.4 22 TCVN 272-05):
+ Sức kháng thành bên:
Với N

53: q
S
=0,0028N (MPa)
Với
53 100N<
: q
s
=0,0021(N-53) + 0.15 (MPa)
+ Sức kháng mũi cọc:
q
P

=0,064.N (MPa) đối với N

60
q
P
=3.8 (MPa) đối với N > 60
+ Sức kháng tính toán phải xác định bằng cách sử dụng các kinh nghiệm sẵn có
trong điều kiện tơng tự. (10.8.3.4.1)
SVTH: Hoàng Năng Tú 55 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
+ Sơ bộ chọn hệ số sức kháng cho cả sức kháng thành bên và sức kháng mũi là:

=0.7
+ Theo quy định của 10.8.3.9 22 TCN 272-05 ta cần chiết giảm sức kháng của cọc
đơn do ảnh hởng của nhóm cọc. Với khoảng cách các cọc chọn L=3D ta có hệ số chiết
giảm

=0.7 ( 10.8.3.9.3 22 TCN 272-05)
Sức chịu tải của cọc theo đất nền khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên L=58m
Lớp N l
i
(m) L(m) U (m) A(m2) qs Qp Tổng
1 0.0 4.0 4.0 6.283 3.14159 0
2 5.4 12.5 16.500 6.283 3.14159 0.0152
3 17.5 3.5 20.000 6.283 3.14159 0.049
4 22.0 11.0 31.000 6.283 3.14159 0.0616
5 36.1 27.0 58.000 6.283 3.14159 0.101 2.3104 1078.677
Vậy sức chịu tải của cọc là:
P=min (P
cọc

, Q
R
) =Q
R
=1078.677 T
IV.2 Xác định số lợng cọc
IV.2.1 Xác định số lợng cọc tại mố A0, A3

:
Tĩnh tải Phản lực(T) Hoạt tải Tung độ ĐAH Diện tích ĐAH Phản lực(T)
Bản thân mố 1506.694 Làn 67.5 160.076
Kết cấu nhịp 1364.364 Xe tải 1 0.961 0.936 81.127
Lan can 81 Xe hai trục 1 0.991 36.975
Lớp Phủ 217.1813 4437.95
Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cờng độ I là:
P
Đáy đài
= 4437.95 (T)
Dùng cọc khoan nhồi 2.0m, chiều dài tính từ mặt đất tự nhiên L = 58m. Vậy số lợng
cọc sơ bộ là :
SVTH: Hoàng Năng Tú 56 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
n
c
=
R
P 4437.95
1.5x 1.5x
Q 1078.667
=

= 6.17 (cọc).
Do đây còn là nơi neo của dây nên số cọc chọn là : 8 cọc.
Chọn 8 cọc khoan nhồi 2.0 m, cự li các cọc và chiều dài cọc đợc thể hiện trên hình
vẽ.
Mặt bằng móng mố A0
Do kết cấu có tính đối xứng và địa chất theo bài ra cũng đối xứng nên số cọc và cách
bố trí cọc ở mố A3 cũng tơng tự nh mố A0.
IV.2.2 Xác định số lợng cọc tại tháp T1, T2
SVTH: Hoàng Năng Tú 57 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Tĩnh tải Phản lực Hoạt tải Tung độ đờng ảnh hởng DT DAH Phản lực
Tháp cầu 10392.863 Làn 205 486.158
Kết cấu nhịp + dây 4143.624 2 xe tải 141.942
Lan can (T/m) 246 14.5 1 0.968 0.928 0.912
Lớp phủ (T/m) 659.5875 3.5 0.984 0.898
1 xe tải 82.01348
14.5 1 0.984
3.5 0.968
DC 14782.487 2 trục 55.97658
DW 659.5875 11 1 0.995
Tổng tải trọng tính toán dới đáy bệ mố ở TTGH cờng độ I 20566.66
Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cờng độ I là:
Vậy: P
Đáy đài
= 20566.66( T )
Dùng cọc khoan nhồi 2.0m, chiều dài tính từ mặt đất tự nhiên L = 58m. Vậy số lợng
cọc sơ bộ là :
SVTH: Hoàng Năng Tú 58 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
n

c
=
R
P 20566.66
1.5x 1.5x
Q 1078.667
=
= 28.6 (cọc).
Chọn 30 cọc khoan nhồi 2.0 m, cự li các cọc và chiều dài cọc đợc thể hiện trên hình
vẽ.
V. Tổ chức thi công và xây dựng
- Mực nớc thi công (MNTC) là 1.59 m
- Với mực nớc thi công nh trên thì: 2 mố A0 và A3 , 2 trụ tháp T
1
và T
2
là thi công dới
nớc.
1. Thi công mố A0 , A3
- San ủi mặt bằng thi công
- Lắp dựng máy khoan, tiến hành thi công cọc khoan nhồi đờng kính D = 2m.
- Đổ lớp bê tông đệm dày 10cm tại cao độ đáy đài.
- Lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép bệ mố, thân mố, mũ mố.
- Đổ bê tông tại chỗ bệ mố, thân mố, mũ mố.
- Hoàn thiện mố: Tháo dỡ ván khuôn, thi công bấc thấm đất đắp sau mố, xây 1/4 nón,
hoàn thiện mố, thanh thải lòng sông.
SVTH: Hoàng Năng Tú 59 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
2. Thi công trụ tháp T
1

, T
2
Hạ ống vách:
- Xác định vị trí tim trụ và tim cọc.
- Lắp dựng giá búa trên hệ nổi.
- Đóng cọc định vị, hàn giằng các cọc định vị.
- Lắp dựng hệ thống khung dẫn hớng ống vách.
- Dùng cần cẩu búa rung trên hệ nổi hạ ống vách đến cao độ thiết kế.
Thi công cọc khoan nhồi.
- Lắp dựng máy khoan trên hệ nổi, tiến hành thi công cọc khoan nhồi D =2 m .
- Thi công vòng vây cọc ván thép: Lợi dụng ống vách lắp đặt vành đai khung dẫn hớng.
Rung hạ cọc ván thép đến cao độ thiết kế. Thiết lập vòng vây cọc ván thép.
- Đào hút đất trong vòng vây cọc ván thép đến cao độ thiết kế.
- Thi công lớp bê tông bịt đáy.
- Đổ bê tông bệ tháp.
+ Đập đầu cọc
+ Vệ sinh hố móng, đổ lớp bê tông đệm dày 10 cm
+ Lắp đặt ván khuôn, cốt thép.
+ Đổ bê tông bệ tháp.
- Thi công đổ bê tông thân tháp:
Dùng hệ ván khuôn trợt, lắp đặt cốt thép và các chi tiết chôn sẵn phục vụ thi công
dầm. Đổ bê tông thân tháp:
+ Đổ bêtông từng phần thân tháp bằng cần cẩu kết hợp thùng đổ và vòi bơm bê tông.
+ Khi đổ xong đốt đầu tiên tiến hành trợt ván khuôn di động lên đổ các đốt còn lại
cho đến hết toàn bộ tháp cầu.
- Hoàn thiện tháp: Tháo dỡ ván khuôn, hoàn thiện tháp, thanh thải lòng sông.
- Thi công kết cấu nhịp
+ Phần thi công trên đà giáo mở rộng tháp: Đúc khoang K
0
+ Lắp dựng hệ thống đà giáo mở rộng tháp để thi công khoang dầm K

0
đầu tiên đối
xứng qua tháp.
+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép.
+ Đổ bê tông khoang K
0
bằng cần cẩu tháp kết hợp thùng đổ và vòi bơm.
+ Bảo dỡng bê tông.
+ Khi bê tông đạt cờng độ tiến hành căng kéo cốt thép DƯL cho dầm cứng.
+ Lắp đặt dây văng và căng sơ chỉnh dây văng cho khoang Ko.
+ Đúc các khoang tiếp theo (đúc hẫng cân bằng):
+ Lắp dựng đờng trợt cho xe đúc.
+ Lắp dựng xe đúc hẫng chuyên dụng đối xứng 2 bên tháp.
+ Lắp đặt ván khuôn, cốt thép khoang K1 trên giàn giáo treo của xe đúc.
SVTH: Hoàng Năng Tú 60 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
+ Đổ bê tông khoang K1 bằng cần cẩu tháp kết hợp thùng đổ và vòi bơm.
+ Bảo dỡng bê tông.
+ Khi bê tông đạt cờng độ tiến hành căng kéo cốt thép DƯL cho dầm cứng.
+ Lắp đặt dây văng và căng sơ chỉnh dây văng cho khoang K1 theo thiết kế.
+ Tiếp tục di chuyển xe đúc thi công các khoang tiếp theo, mỗi khoang dài 9 m.
+ Sau khi đúc xong mỗi khoang phải tiến hành lắp ngay dây văng của khoang đó và
căng sơ chỉnh trớc khi chuyển sang khoang mới.
+ Hợp long nhịp chính:
Lắp dựng hệ thống quang treo chuẩn bị cho hợp long nhịp chính.
Tiến hành định vị 2 đầu dầm cứng bằng các máy trắc địa.
Lắp dựng ván khuôn và cốt thép và đổ bê tông cho khoang hợp long.
Bảo dỡng bê tông.
Khi bê tông đạt cờng độ tiến hành căng kéo cốt thép DƯL cho khoang hợp
long.

+ Hoàn thiện cầu:
+ Sau khi bê tông đạt cờng độ, tiến hành tháo dỡ quang treo, đà giáo ván khuôn.
+ Căn cứ vào biểu đồ nội lực và biến dạng thực tế để điều chỉnh dây văng làn cuối
cùng nhằm đạt đợc trạng thái nội lực hoặc biến dạng tối u trớc khi đa công trình vào khai
thác.
+ Đổ bê tông các lớp mặt cầu, lắp lan can, thiết bị chiếu sáng, thoát nớc.
+ Hoàn thiện cầu, vệ sinh môi trờng, thanh thải lòng sông.
VI. Thống kê khối lợng vật liệu dùng trong công trình
- Khối lợng bê tông sẽ đợc tính dựa theo kích thớc hình học của các cấu kiện còn khối l-
ợng cốt thép sẽ đợc tính dựa vào tỷ lệ so với bê tông của các công trình đã xây dựng và
theo định mức dự toán cơ bản của Bộ xây dựng ban hành.
- Tổng mức đầu t đợc lập dựa trên những căn cứ sau :
- Sự thống kê vật liệu toàn cầu.
- Định mức dự toán XDCB số 1242/1998/QĐ-BXD ngày 25 tháng 11 năm 1998 của Bộ
xây dựng
- Giá ca máy và thiết bị xây dựng số 1260/1998/QĐ-BXD ngày 28 tháng 11 năm 1998
của Bộ xây dựng
- Giá vật t, vật liệu lấy theo mặt bằng giá tại thời điểm lập.
- Tiền lơng và các khoản phụ cấp theo thông t số 23/BXD-VTK ngày 15 tháng 12 năm
1994 của Bộ xây dựng
- Thông t số 01/1999/TT-BXD ngày 16 tháng 01 năm 1999 của Bộ xây dựng, hớng dẫn
lập dự toán công trình xây dựng cơ bản theo luật thuế giá trị gia tăng và thuế thu nhập
doanh nghiệp.
- Các chi phí theo tỷ lệ đợc rút ra từ các công trình đã làm.
SVTH: Hoàng Năng Tú 61 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Thống kê vật liệu toàn cầu phơng án 2
STT Hạng mục công trình Vật liệu Đơn vị Khối lợng
A. Kết cấu phần trên
1 Bê tông dầm cứng + dầm ngang f'c=50MPa m

3
4594.986
2 Dây văng m 1853.804585
3 Bê tông át phan mặt cầu m2 779.35
4 Bê tông lan can f'c=50MPa m
3
272.5
5 Lớp phòng nớc m2 5995
6 Cốt thép thờng dầm cứng (160kg/1m
3
) fy=400MPa T 735.19776
7 Cốt thép lan can (100kg/1m
3
) fy=400MPa T 27.25
8 Cốt thép C.Đ.C dầm cứng (64.5kg/1m
3
) 15.2mm T 296.376597
9 Gối cao su cái 8
10 Điện chiếu sáng cột 40
B. Kết cấu phần dới
11 Bê tông mố + bản quá độ f'c=30MPa m
3
1268.338
12 Bê tông trụ + tháp cầu f'c=50MPa m
3
8660.7195
13 Cốt thép mố ( 90kg/1m
3
) fy=400MPa T 114.15042
14 Cốt thép trụ + tháp cầu ( 100kg/1m3) fy=400MPa T 866.07195

15 Cọc khoan nhồi F200 cm f'c=30MPa m 4392
SVTH: Hoàng Năng Tú 62 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
Tổng mức đầu t phơng án 2
Số hiệu
đơn giá
Hạng mục Đơn vị Khối lợng
Đơn giá
(đồng)
Thành tiền
Tổng mức đầu t
đ (A+B+C+D)
151,270,970,612
A Giá trị dự toán xây lắp
đ AI+AII
119,487,338,556
AI Gtrị dtoán xây lắp chính
đ I+II
114,891,671,689
I
Kết cấu phần trên
đ
73,118,713,429
1 Cáp văng T 303.405 25,000,000 7,585,126,666
2
ống HDPE( Hight density
polyethylene sheath)
m 5.461 300,000 1,638,387
3 Neo + phụ kiện cái 352 30,000,000 10,560,000,000
4 Căng cáp văng T 145.2 5,000,000 726,000,000

5 BTCT nhịp dây văng
m
3
4,595 5,000,000 22,974,930,000
6 Cốt thép tháp T 866.07 7,500,000 6,495,539,625
7 Bê tông tháp m3 8,661 2,500,000 21,651,798,750
9 Cốt thép lan can T 27.25 6,500,000 177,125,000
10 Bê tông lan can
m
3
272.5 800,000 218,000,000
11 Bê tông atphan
m
3
779.35 1,300,000 1,013,155,000
12 Gối cầu cái 8 60,000,000 480,000,000
14 Khe co dãn 15 cm m 22 8,000,000 176,000,000
16 Lớp phòng nớc
m
2
5,995 120,000 719,400,000
17 Điện chiếu sáng Cột 40 8,500,000 340,000,000
II
Kết cấu phần dới 41,772,958,260
1 Cọc khoan nhồi D=2.0 m m 4,392 7,500,000 32,940,000,000
2 Cốt thép mố T 114.150 7,500,000 856,128,150
3 Bê tông mố m3 1,268 800,000 1,014,670,400
4 Phụ trợ thi công %
20
1+2+3 6,962,159,710

AII Gía trị xây lắp khác
% 4 AI 4,595,666,868
B
Chi phí khác (Tạo mặt bằng, bến
bãi, quản lý dự án )
% 6 A
7,169,240,313
C Dự phòng % 10 A+B
12,665,657,887
D Trợt giá % 10 A
11,948,733,856
Chỉ tiêu 1m
2
cầu theo GTDTXL
22,554,865
thiết kế sơ bộ phơng áN Cầu chính dây văng 3 nhịp với sơ đồ nhịp: ( 87 + 182 + 87 ) 42
I. Giới thiệu phơng án thiết kế 42
II. Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp: 42
III. Tính toán khối lợng sơ bộ 54
IV. Tính sơ bộ số cọc của mố, tháp 54
V. Tổ chức thi công và xây dựng 59
1. Thi công mố A0 , A3 59
SVTH: Hoàng Năng Tú 63 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi
2. Thi công trụ tháp T1 , T2 60
VI. Thống kê khối lợng vật liệu dùng trong công trình 61
SVTH: Hoàng Năng Tú 64 GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai