Đồ án môn học thiết kế cầu BTCT

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (486.03 KB, 63 trang )

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

Phần I:

ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC XÂY DỰNG
VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG
1. Địa chất :
Qua thăm dò địa chất có số liệu khu vực xây dựng cầu có số liệu địa chất như sau:
- Lớp 1: Sét + bùn dày
- Lớp 2: Sét
- Lớp 3: Á sét dày ∞
- Mặt cắt ngang sông gần như đối xứng nhau.
2. Thuỷ văn :
- Mực nước cao nhất : 12 m
- Mực nước thông thuyền : 7,5 m
- Mực nước thấp nhất : 5 m
3.Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:
- Cầu vượt sông cấp IV có yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 40m
- Khẩu độ cầu: Lo = 130
- Khổ cầu : K = 8 + 1,5x2 (m).
- Tải trọng thiết kế : HL-93 + PL = 3,6 kN/m2
II. Đề xuất các phương án vượt sông:
1. Giải pháp chung về kết cấu:
1.1 Kết cấu nhịp:
Do sông cấp IV yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 40m, nên bố trí nhịp giữa tối thiểu
≥40m. Ta bố trí nhịp thông thuyền dài 42m
2. Đề xuất các phương án vượt sông:
2.1 Phương án 1: Cầu dầm 5 nhịp giản đơn BTCT ứng lực trước
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

( 2x24m + 42m + 2x24m )
Ta có : Áp dụng công thức ( 1.1 )
Lott = Lo - 2bm - n.bf
Lo = 130m: Khẩu độ tĩnh không yêu cầu.
Ltto: Khẩu độ tĩnh không thực tế của cầu
bf : Chiều dài phần tĩnh không ứng với mực nước cao nhất do trụ chiếm chỗ.
bm : Phần ăn sâu của công trình (mố, mô đất hình nón trước mố ,..) vào tĩnh không tại
mực nước cao nhất ở mố trái và mố phải tính tới đầu kết cấu nhịp.
 Ltto= 138- 2x1 - 2x1,6 = 132,8 m
Kiểm tra điều kiện:

Ltt0 − L0

=
max(Ltto,Lo)

132 ,8− 130
138,2

= 2,1
,

0

0

< 5 00

=> Đạt yêu cầu .
2.2 Phương án 2: Cầu dầm liên tục BTCT ( 42m + 50m + 42m )
Ta có : Áp dụng công thức ( 1.1 )
Ltto = L - 2bm - n.bf
 Ltto = 134- 2x1 - 2x1,6 = 128,8 m
Kiểm tra điều kiện:

Ltt0 − L0
tt
o

max(L ,Lo)

=

130 -128,8
130

= 0,92
, 00 < 5 00

=> Đạt yêu cầu .
2.3 Phương án 3 : Cầu dàn thép giản đơn ( 3 nhịp 45m )
Ta có : Áp dụng công thức ( 1.1 )

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

Ltto = L - 2bm - n.bf
 Ltto = 135 - 2x1 - 2x1,6 = 129,8 m
Kiểm tra điều kiện:

Ltt0 − L0
tt
o

max(L ,Lo)

=

129,8 - 130
132,8

= 0,15%
< 5 00
,

=> Đạt yêu cầu .

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án mơn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HồngVĩnh

Phần II

THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN 1
Thiết kế cầu BTCT dầm giản đơn ứng suất trước
Nhịp ( 2x24m + 42m + 2x24m )
A. Tính tốn nhịp 42m
I. Xác định mặt cắt ngang cầu :
1. Mặt cắt ngang :
Cấu tạo mặt cắt ngang như hình vẽ :
1
2

MẶT CẮT 2 : 2 NGANG NHỊP CẦU
6000

Vạch sơn phân làn
b=200 mm

1200

2400

1
2

MẶT CẮT 1 : 1 NGANG GỐI CẦU
6000

1,5%

1,5%

2400

-

Chiều rộng phần xe chạy 8 (m)

-

Chiều rộng phần người đi bộ 2x1,25 (m)

2400

2400

1200

- Bớ trí lề người đi bộ cùng mức với mặt đường xe chạy ta dùng vạch sơn phân làn
rộng 20 cm.
-

Chiều rộng cột lan can là : 50 cm

-

Chiều rộng bản mặt cầu xác định :
Bmc = 8 + 2x1,25 + 2x0,5 + 2x0,2 = 12 (m)
2. Dầm ngang và bản mặt cầu :
2.1. Dầm ngang :
2.1.1. Chọn số dầm ngang :

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm cầu, L/4, L/2
Số lượng dầm ngang : Nn= (Nb - 1) x 5 = 20 dầm
+ Nn : là số dầm ngang

150

120

1550

34

120

1600

1667

1190

110

+ Nb : là số dầm chủ

1800
2200

1750

giữa dầm

đầu dầm

2.1.2. Tính toán thông số sơ bộ :
Các thông số dầm ngang được thể hiện ở hình trên
- Bề dày dầm ngang là 20cm
- Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 3,318m2
- Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 3,248m2
- Thể tích 1 dầm ngang tại vị dầu dầm : 3,248x 0,2 = 0,6496 m3
- Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 3,318x 0,2 = 0,6636 m3

=> Tổng thể tích dầm ngang : 0,6636x12 + 0,6496x8 = 13,16 m3
- Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2%
- Suy ra : thể tích cốt thép : Vshb = khb.Vhb = 0,02x13,16 = 0,2632 m3
- Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gshb = Vshb.γs=0,2632x7,85 = 2,066 T
- Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 13,16–2,066 = 11,094 m3
- Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 10,976x2,4 =26,625 T

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

- Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Gshb+Gchb = 2,066+26,625 = 28,69 T
2.2. Bản mặt cầu :
2.2.1. Chọn kích thước:
- Chiều dài trung bình của bản : hf =20 cm
- Lớp bêtông nhựa : 7cm
- Lớp phòng nước : chống thấm từ trên mặt cầu xuống kết cấu bên dưới dày
0,4cm
- Lớp đệm : dùng để tạo độ dốc ngang 1,5%, dày trung bình 5cm
2.2.2. Tính toán các thông số sơ bộ :
- Thể tích bản mặt cầu : 0,2x42x12 = 90,72m3
- Dung trọng của bêtông nhựa là : 2,25 T/m3
- Dung trọng của cốt thép là : 7,85 T/m3
- Thể tích của lớp BT nhựa : Vas=Abmc .L=0,07x11x42 = 32,34 m3
- Khối lượng lớp BT nhựa Gas=Vas x 2,25 = 72,765 T

- Thể tích bản mặt cầu : 0,2x42x12 = 90,78m3
- Khối lượng bản mặt cầu : 97,78x2,4=234,528 T
- Khối lượng lớp phòng nước dày 0,4cm: 0,004x42x12x1,5 = 3,024 T.
- Khối lượng lớp tạo độ dốc 1,5% : 0,05x11x42x2,2 = 50,82 T
=> Khối lượng lớp phủ mặt cầu : 126,6 T

80

10
00

3. Tấm đan

1800

- Cấu tạo tấm đan như hình vẽ.
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

- Khối lượng 1 tấm đan BTCT: 1,8x 0,08 x 1 x 2,5 = 0,36T

- Trọng lượng tấm đan cho nhịp 42 m:
42 x 4 x 0,36= 60,48T
4. Lan can tay vịn :

Vì không dùng dãy phân cách để phân cách phần người đi bộ với phần xe
chạy nên ta thiết kế lan can tay vịn có thể chịu được lực va đạp của xe vào. Cấu tạo
và kích thước như hình vẽ bên dưới. (đơn vị cm)

500

190

R3
10

500

600

190

+ Với diện tích phần bệ Ab = 0,182m2 , liên tục ở 2 bên cầu
+ Diện tích phần trụ :At = 0,6m2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 21 trụ
+ Thể tích bê tông Vbt =0,182.2.42+0,06.21.2 = 17,8 m3
+ Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %
+ Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vsp = Vp.kp = 17,8.1,5% = 0,267m3
+ Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gsp = Vsp.γs = 0,267.7,85 = 2,09 T
+Thể tích BT trong lan can: Vcp = Vp – Vsp = 17,8 – 0,267 =17,533 m3
+ Khối lượng BT trong lan can: Gcp = Vcp.γc = 17,533.2,4 = 42,08 T
+ Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp = 42,08+ 2,09 = 41,17 T
5. Tính toán dầm chủ
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

5.1 Số dầm chủ :
Chọn số dầm chủ là Nb = 5 dầm, khoảng cách cá dầm chủ tính theo công thức sau :
S

=

Suy ra : chọn phần cách hẫng

= 2,4 m

Sk = = 1,2 m .

5.2 Chiều cao dầm chủ :
- Chiều cao dầm chủ được xác định theo tiêu chuẩn AASHTO :

ddc =

x42 = 1,9 m

Kích thước dầm chủ được thể hiện ở hình dưới : đơn vị ( cm )
`
4200
950

190

230

8

11

6

8

12

80
60

12

80
60

25 20

190

20

60

Giữa dầm
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

60

Đầu dầm
Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

4.3 Tính các thông số sơ bộ :
- Diện tích mặt cắt ngang giữa dầm : Ag = 0,6469m2
- Diện tích mặt cắt ngang tại đầu dầm : A’g = 1,167 m2
- Thể tích bê tông tại vị trí 2 đầu dầm : 1,167x2,3x2 = 5,3682 m3
- Thể tích bê tông hai đoạn vuốt đầu dầm :

x 0,95 x 2 = 1,723m3

- Thể tích bê tông tại vị trí giữa dầm : 0,6469 x 35,5 = 22,964 m3
=> Tổng thể tích bê tông 1 dầm : 5,3682 + 1,723 + 22,964 = 30,055 m3
Trong dầm chính thì lượng thép chiếm khoảng 210kg/m3
Suy ra : khối lượng thép trong 1 dầm chủ : 30,055 x 0,21 = 6,311 T
- Thể tích của thép trong dầm : 6,311/7,85 = 0,8 m3
Suy ra thể tích thực của bêtông : 30,055 – 0,8 = 29,255 m3
- Khối lượng thực của bêtông : 29,255x2,4 = 70,212 T
Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : 70,212+6,311 = 76,523 T
=> Khối lượng 5 dầm chủ là : 76,532x5= 382,61 T

B. Tính toán nhịp 24m
1. Tính dầm ngang :
- Dầm ngang được bố trí tại vị trí đầu nhịp và giữa nhịp, số dầm ngang là 12 dầm
- Bề dày dầm ngang là 20cm
- Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 2,657m2
- Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 2,708m2
- Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 2,75x0,2 = 0,531 m3
- Thể tích 1 dầm ngang tại vị đầu dầm : 2,631x 0,2 = 0,541 m3
=> Tổng thể tích dầm ngang : 0,541 x8 + 0,531x4 = 6,45 m3
- Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2%
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

- Suy ra : thể tích cốt thép : Vshb = khb.Vhb = 0,02x6,45 = 0,129 m3
- Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gshb = Vshb.γs=0,129x7,85 = 1,012 T
- Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 6,45– 0,129 = 6,321m3
- Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 6,321x 2,4 =15,17 T
- Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Gshb+Gchb = 1,012+15,17 = 16,182 T
2. Bản mặt cầu, lớp phủ mặt cầu và lan can tay vịn :
2.1. Bản mặt cầu, lớp phủ mặt cầu
- Thể tích bản mặt cầu : 0,2x24x12 = 51,86 m3
- Khối lượng bản mặt cầu : 51,86x2,4=124,44T
- Thể tích của lớp BT nhựa : Vas=Abmc .L=0,07x11x24= 18,48 m3
- Khối lượng lớp BT nhựa Gas=Vas x 2,25 = 41,58 T

- Khối lượng lớp phòng nước dày 1 cm: 0,004x24x12x1,5 = 1,728 T.
- Khối lượng lớp tạo độ dốc 2% với chiều dày trung bình 5cm:
0,05x11x24x2,2 = 29,04T.
= > tổng khối lượng lớp phủ mặt cầu : 72.34T
2.2. Lan can tay vịn.
+ Với diện tích phần bệ Ab = 0,182m2 , liên tục ở 2 bên cầu
+ Diện tích phần trụ :At = 0,6m2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 12 trụ
+ Thể tích bê tông Vb=0,182x2x24+0,06x12x2 = 10,176 m3
+ Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5%
+ Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vct = Vp.kp = 10,176x1,5% = 0,152m3
+ Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gct = Vct.γs = 0,152x7,85 = 1,198 T
+Thể tích BT trong lan can: Vbt= Vb – Vct = 10,176 – 0,152 =10,08 m3
+ Khối lượng BT trong lan can: Gbt = Vbt.γc = 10,176x2,4 = 24,42 T
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

+ Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp = 25,618 T

10
00

3. Tấm đan

80

1800

- Cấu tạo tấm đan như hình vẽ.
- Thể tích 1 tấm đan BTCT: 1,8 x 0,08 x 1 x 2,5= 0,36 T
- Khối lượng tấm đan cho nhịp 24 m:
24 x 4 x 0,36= 34,56 T
4. Tính dầm chủ :
4.1 Chiều cao dầm chủ :
- Chiều cao dầm chủ được xác định theo tiêu chuẩn AASHTO :
ddc =

x24 = 1,411 m

Chọn ddc = 1,45m
4.2 Thông số sơ bộ :
- Diện tích mặt cắt ngang giữa dầm : Ag = 0,556m2
- Diện tích mặt cắt ngang tại đầu dầm : A’g = 0,896 m2
- Thể tích bê tông tại vị trí 2 đầu dầm : 0,896.(1,45+0,3).2 = 3,136m3

- Thể tích bê tông hai đoạn vuốt đầu dầm :

x 1,45/2 x 2 = 1,052m3

- Thể tích bê tông tại vị trí giữa dầm : 0,556 x 19,65 =10,92 m3
=> Tổng thể tích bê tông 1 dầm : 15,108m3
Trong dầm chính thì lượng thép chiếm khoảng 210kg/m3
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

Suy ra : khối lượng thép trong 1 dầm chủ : 15,108 x 0,21 = 3,17 T
- Thể tích của thép trong dầm : 3,17/7,85 = 0,404 m3
Suy ra thể tích thực của bêtông : 15,018 – 0,404 = 14,614 m3
- Khối lượng thực của bêtông : 14,614x2,4 = 35,07 T
Suy ra khối lượng dầm chủ : 35,07 +3,17 = 38,24 T
Khối lượng 5 dầm chủ : 191,218 T
*Vậy tĩnh tải tác động lên cầu :
+ Nhịp 24 m:
DC = (DCDC + DCDN + DCBMC + DCTD+ DWLCTV)/24
= (191,218+16,182+124,416+57,6+25,618).9,81/24= 169,64 KN/m.
DW = (DWPMC )/24
= (72,34).9,81/24=29,69 KN/m
+ Nhịp 42 m:
DC

= (DCDC + DCDN + DCBMC + DCTD+ DWLCTV)/42
=(382,61+28,69+234,528+100,8+41,17).9,81/42=184 KN/m

DWII = (DWPMC + DWLCTV )/42
= (126,6).9,81/42= 29,57 KN/m
C. Tính toán mố , trụ cầu :
I. Mố cầu :
Vì chiều cao đắp đất H < 4m nên ta chọn loại mố chân dê, dầm kê trên mố dài 24m.
Hình dạng và kích thước dầm được thể hiện bên dưới.

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

2536

200
200

2m

1000

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

1600

12000

500

200

900

700

1180

10%

500

900

200

900

1600

11000

2400

200

Tính khối lượng mố :
- Phần tường trước : V1 = 0,482x12
= 5,784 m3
- Phần tường cánh: V2 = 4,538x2x0,5 = 4,853 m3
- Phần tường tai:
V3 = 1,067x0,2x2 = 0,4268 m3
- Phần đá kê gối:
V4= 0,18x0,9x5 = 0,81 m3
- Phần bệ mố :

V5 = 1,6x0,7x12 = 13,44 m3
-Tổng thể tích toàn bộ mố: Vab = ∑Vi = 25,312m3
Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng 90kg/m3
Từ đó ta có:
- Thể tích thép trong mố : 25,312x0,09 = 2,278 m3
- Khối lượng cốt thép trong mố:Gsab = 2,278x7,85 = 17,88 T
- Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab-Vsab = 25,312-2,278 = 23,034 m3
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

- Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc = 23,034x2,4 = 55,28 T
- Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 73,16 T
II. Trụ cầu :
1.Trụ P1( trụ nối giữa nhịp 24 m và nhịp 42 m):
Tính toán cho một trụ :
- Phần bệ trụ: V1 = 2x2,75x7,25= 39,87 m3
- Phần thân trụ:V2 = 5,7x1,4x9,7 = 77,4 m3
- Phần mũ trụ: V3 = 14,85 x1,8 = 26,73 m3
- Phần đá kê gối:V4 = (0,398.0,9+ 0,139.0,9).5 = 2,41 m3
=> Tổng cộng thể tích trụ:Vp1 = ∑Vi = 146,41 m3
- Ta có theo thống kê thì khối lượng thép trong trụ chiếm 80kg/m3
Suy ra : khối lượng cốt thép trong trụ : 0,08x136,41= 10,91T
- Thể tích thép trong trụ : 10,91/7,85= 1,389 m3
- Thể tích BT trong trụ:Vcp = 146,41 – 1,49 = 145,01 m3

- Khối lượng BT trong trụ:Gcp = Vcp.γc = 145,01.2,4= 348,024 T
- Tổng khối lượng trụ: Gp1 = Gcp + Gsp = 358,93 T

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

900

600

200

650

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

1800

2000

9700

1400

2750
2. Trụ P2( trụ nối giữa 2 nhịp 24 m ):

Tính toán cho một trụ :
- Phần bệ trụ :
V1

= 2x2,75x7,25= 39,87 m3

- Phần thân trụ: V2

= 7,055x5,338= 37,66 m3

- Phần đỉnh trụ: V3

= (7,02+ 7,83) x1,8 = 26,73 m3

- Phần đá kê gối: V4

= (0,9x0,2x1,1)x5 = 0,99 m3

=> Tổng cộng thể tích trụ:Vp1 = ∑Vi = 105,25m3
- Ta có theo thống kê thì khối lượng thép trong trụ chiếm 80kg/m3
Suy ra : khối lượng cốt thép trong trụ : 0,08x105,25=8,42T
- Thể tích thép trong trụ : 8,42/7,85= 1,073 m3

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

- Thể tích BT trong trụ:Vcp = 104,17 m3
- Khối lượng BT trong trụ:Gcp = Vcp.γc = 104,17x2,4= 250 T

1200

900

600

200

- Tổng khối lượng trụ: Gp1 = Gcp + Gsp = 258,42 T

2000

5340

1300
1800

2750

Bảng tổng hợp khối lượng kết cấu mố trụ:

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

D. Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu:
Hạng mục

Khối lượng (T)

Mố A,B

73,16

Trụ 1= Trụ 4

258,42

Trụ 2 = Trụ 3

358,93

I. Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:
1. Tải trọng tác dụng lên mố cầu:
Ở đây hai mố ở hai đầu cầu có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ
tính cho một mố còn mố kia tương tự.
1.1 Tĩnh tải tác dụng lên mố:
Các tải trọng tác dụng lên mố:
Rap = Rbt+Pht + Rkcn
Trong đó :

Rbt - trọng lượng bản thân của mố.
Rbt = 1,25x73,16 = 91,45 T = 897,12 kN.
Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố.
Rkcn = (1,25DC + 1,5DW)/2.

Với:
DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ, dầm ngang lan can tay vịn,
bản mặt cầu. tấm đan.
DC = 169,64.24 = 4071,36 kN.
DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu
DW = 29,69.24 T = 712,56 kN.
Suy ra:

Rkcn = 1/2 (1,25.4071,36 + 1,5.712,56 ) = 3079,02 kN

1.2.Hoạt tải tác dụng lên mố:

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

Lần lượt chất tải lên nhịp 24m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được hoạt tải tác dụng
lên mố cầu .
Pht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố.

Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 24 – 2.0,3 = 23,4 m.
3,6KN/m
1200

110KN

110KN

4300

145KN

145KN

0,948

9,3KN/m

d.a.h Rg(M.A )

+
1

35KN

0,815

0,63

- Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :

PHT1CĐ1 = η[γLL × m.n × 9,3 × Ω+γLL m.n[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL × 2T × PL ×
Ω]]
= 1827,4 (kN)
PHT2CĐ1 = η[γLL × m.n × 9,3 × Ω+γLL mn[(110y4+110y5)(1+IM) + γPL × 2T × PL × Ω]]
= 1532,5 (kN)
Trong đó:
γLL = Hệ số tải trọng; γLL = 1,75
T = Bề rộng đường người đi; T=1,25(m).
yi(i= 1÷3) = tung độ đường ảnh hưởng.
IM = Hệ số xung kích; IM = 0,25.
PL = Tải trọng người đi bộ; PL= 3,6 KN/m2.
m = Hệ số làn; m= 1
n = Số làn xe; n=2.
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

η = Hệ số điều chỉnh tải trọng η = 0,95.
Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 11,7m2
Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế gây
nên nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán .
PHTCĐ1 = 1827,4 kN
Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu là :
∑QM = PHTCĐ1+ Qtt =897,12+3079,02 + 1827,4= 5785,54 kN
2. Tải trọng tác dụng lên trụ cầu:

2.1. Tải trọng tác dụng lên trụ đỡ 2 nhịp 24 x 24m ( trụ P1,P4)
Vì 2 trụ P1, P4 có kích thước và làm việc hoàn toàn giống nhau nên ta chỉ việc tính
cho 1 trụ và suy ra cho trụ còn lại :
2.1.1. Tĩnh tải.
Các tải trọng tác dụng lên trụ:
Rap = Rbt+Pht + Rkcn
Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của trụ.
Rbt = 1,25.Gbt = 1,25x258,42 = 323,025 T = 3168,87 kN.
Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố.
Rkcn = (1,25DC + 1,5DW)
Với: DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ, dầm ngang lan can tay vịn,
bản mặt cầu .
DC = 169,64.24 = 4071,36 kN.
DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu
DW = 29,69.24 = 712,56 kN.
Suy ra:

Rkcn = (1,25.4071,36 + 1,5.712,56 ) = 6158,04 kN

2.1.2. Hoạt tải.
- Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh
3,6KN/m

0,815

0,946

+

1

145KN

35KN

0,633

145KN

9,3KN/m

d.a.h Rg(T1 )

PHT1CĐ1 = η[γLL × m.n × 9,3 × Ω+γLL m.n[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL × 2T × PL ×
Ω]]
= 2480,2 (kN)
PHT2CĐ1 = η[γLL × m.n × 9,3 × Ω+γLL mn[(110y4+110y5)(1+IM) + γPL × 2T × PL × Ω]]
= 2184,4 (kN)
Trong đó:
Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 23,6m2
Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từng
trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi. Hơn nữa, để tính phản

lực gối phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau:
“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe
này cách bánh sau xe kia không nhỏ hơn 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng
làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng
4300mm”( mục 3.6.1.3.1 22TCN25,332-05)
Trong trường hợp này thì xe tải thứ 2 đã nằm sang nhịp tiếp theo nên không
ảnh hưởng đến tải trọng tác dụng lên trụ.
Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế
gây nên nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán .
PHTCĐ1 = 2840,2 kN
Suy ra tổng tải trọng tác dụng lên trụ cầu
∑QT1 = PHTCĐ1+ Qtt = 3168,87+6158,04 + 2480,2= 11807,11kN
2.2. Tải trọng tác dụng lên trụ đỡ 2 nhịp 24 + 42m ( trụ P2.P3)
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

2.2.1. Tĩnh tải :
Các tải trọng tác dụng lên trụ:
Rap = Rbt+Pht + Rkcn
Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của trụ.
Rbt = 1,25.Gbt = 1,25.(258,42+358,93)/2= 358,84 T = 3785,12 kN.
Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên trụ
Rkcn = (1,25DC + 1,5DW)
Với: DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ và dầm ngang lan can tay

vịn, tấm đan DC = (169,64.24+184.42 ). /2
= 5899,68 kN.
DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu
DW = (29,69.24+29,57.42)/2=977,25 kN.
Suy ra:

Rkcn = (1,25.5899,68 + 1,5.977,25 ) = 8840,47 kN

2.2.2. Hoạt tải
Lần lượt chất tải lên 2 nhịp 24m và 42m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được
hoạt tải tác dụng lên trụ cầu
3,6KN/m
110KN
35KN

9,3KN/m

d.a.h Rg(T2 )

0,794

145KN

0,971

1

145KN

0,897

110KN

- Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :
PHT1CĐ1 = η[γLL × m.n × 9,3 × Ω+γLL mn[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL × 2T.PL.Ω]]
= 3047,3 (kN)
PHT2CĐ1 = η[γLL × m.n × 9,3 × Ω+γLL mn[(110y4+110y5)(1+IM) + γPL × 2T × PL × Ω]]
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

= 2689,6(kN)
Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 32,6m2
* Ngoài ra khi tính toán áp lực xuống trụ cầu ta còn “ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe
tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia là 15000
mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục
145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm “
3,6KN/m

145KN

145KN

35KN

+
1

0,897

0,793

145KN

0,433

35KN

145KN

0,33

9,3KN/m

0,226

P’HTCĐ1= η[γLL × m.n × 9,3 × Ω+0,9.γLL mn[(145y1+145y2+35y3)(1+IM)+γPL.2T.PL.Ω]]
= 4005,7 kN
Vậy :
PHTCĐ1=max(P’HTCĐ1, PHT1CĐ1) = 4005,7 kN
Suy ra tổng tải trọng tác dụng lên trụ cầu
∑QT2 = PHTCĐ1+ Qtt = 3785,12+8840,47 + 4005,7= 16631,3kN
Bảng tổng hợp tỉ trọng tác dụng xuống mố, trụ cầu
Mố, trụ
Mố A

Trụ P1,P4
Trụ P2,P3

Tải tọng thẳng đứng
5785,54
11807,11
16631,3

II. Tính số lượng cọc trong bệ móng mố, trụ:
1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc trong mố:
Sử dụng cọc đóng bằng BTCT TD 35x35cm. Chiều dài cọc dự kiến là 20m. Phần
ngàm vào đài cọc dài 30cm, đoạn đập đầu cọc dài 20cm, phần cọc năm trên mặt đất
là 1,5m, vậy phần cọc cắm vào đất là 18m.
Cọc trong móng có thể phá hoại do một trong hai nguyên nhân sau:
- Bản thân cường độ vật liệu làm cọc bị phá hoại.
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

- Đất nền không đủ sức chịu tải.
Do vậy khi thiết kế cần phải xác định cả hai trị số về sức chịu tải của cọc. Sức
chịu tải của cọc theo cường độ vật liện (P r) và sức chịu tải theo cường độ đất nền
(Qr).
Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:
Ptt= min { Pr , Qr } .

1.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
Pr= ϕPn.
Trong đó:
Cọc BTCT có :
Pn= 0,85×[0,85×f’c×(Ag –Ast) + fy×Ast].
Pr- Sức kháng lực dọc trục tính toán (N).
Pn- Sức kháng lực dọc trục danh định (N).
f’c- Cường độ qui định của bêtông ở tuổi 28 ngày; f’c = 30MPa.
Ag- Diện tích mũi cọc(mm2); Ag= 122500 mm2.
fy- Giới hạn chảy qui định của cốt thép (MPa); fy = 420MPa.
Ast- Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 4φ16, Ast= 804,4mm2.
ϕ- Hệ số sức kháng ; ϕ= 0,75.
Thay các giá trị vào công thức trên ta được:
Pn=0,85 × [0,85 × 30(122500 – 804,4) + 420 × 804,4]= 2924,92(kN)
1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Giả thiết lực ma sát quanh thân cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi
mỗi lớp đất và phản lực ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu
tải của cọc được xác định theo công thức:
Pdn = 0,7m( α 1u ∑ τ i li + α 2 .R.F )
Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong dất, lấy m=1.

SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

α 1 , α 2 : hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa

đất với cọc và sức chịu tải của đất ở mũi cọc, chọn phương pháp hạ cọc bằng cách
đóng cọc đặc bằng búa Diesel nên α 1 = 1 ; α 2 = 0,9
F: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc; F = 0,1225m2
R: cường độ giới hạn trung bình của lớp đất ở mũi cọc
U: chu vi tiết diện ngang thân cọc u = 1,4m
fi: ma sát giữa cọc và đất.
Cọc tiết diện 35x35cm, chiều dài l = 18,5m, đóng xuyên qua các lớp:
- Lớp 1: sét + bùn, trạng thái dẻo mềm B=0,6;
- Lớp 2: sét B =0,5;
- Lớp 3: á sét dày vô cùng, độ sệt B=0,4.
Trình tự tính toán:
-

Chia các lớp đất mà cọc đi qua thành các lớp phân tố có chiều dày li ≤ 2m;
Dựa vào các số liệu ta có bảng xác định fi và R như sau:

Lớp đất

Sét bùn
9m
Sét
7m
Á sét
∞

Li (m)

zi (m)

1
2
2
2
2
1
2
2
2

0.5
2.5
4.5
6.5
8.5
9.5
11.5
13.5
15.5

2

17.5

Trạng
thái

B = 0.6

B = 0.5
B = 0.4

Tổng

τi
(T/m2)
0.4
1.3
1.5
1.825
1.9
2.7
2.73
2.82
3.9

τ i .li
(T/m)
0.4
2.6
3
3.65
3.8
5.4
5.46
5.94
7.8

4

8

z (m)

R
(T/m2)

18

310

45,95

Thay các thông số vừa tìm được vào trên ta được sức chịu tải của cọc theo đất
nền :
SVTH : Nguyễn Vũ Đắc Chức Lớp : 06X3C

Trang:

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Th.s Nguyễn HoàngVĩnh

Pdn = 0,7.1.( 0,9x0,12225x310 + 1x1,4x45,95) = 68,9 T = 675,97 kN
Giả thiết Pđn =700 kN
1.3.Số lượng cọc tại mố :
n = β.

∑P

CD1 max

i

min( Pvl , Pdn )

= 1,6.

5785,54
= 13,22
700

Trong đó β : hệ số kể đến tải trọng ngang và mômen. β=1,6 đối với móng cọc
đài cao
Vậy ta chọn n = 14 cọc
2. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc trong trụ :
2.1.Trụ thú 1 ( P1 và P4 ). ( trụ đỡ 2 nhịp 24m)
Chọn cọc có tiết diện 35x35cm, chiều dài 16,5m.
2.1.1. Sức chịu tải cọc theo vật liệu
Tính như trường hợp tại mố.
2.1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Giả thiết lực ma sát quanh thân cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi
mỗi lứp đất và phản lực ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu
tải của cọc được xác định theo công thức:
Pdn = 0,7.m( α 1u ∑ τ i li + α 2 .R.F )
Lớp đất

Sét bùn