giới thiệu các tình hình chung tại bến vợt

Phần i. thiết kế sơ bộ
Chơng 1. giới thiệu các tình hình chung
tại bến vợt
1. Giới thiệu chung
Cầu X nằm trên đờng D, vợt qua sông Y tại KM . thuộc xã A, huyện
B, tỉnh C.
Công trình vợt sông duy nhất hiện nay là cầu tràn Z bằng BTCT gồm 7
nhịp L = 9m. Tuy tải trọng của cầu tràn này đảm bảo H30 nhng mùa lũ thờng
xuyên bị ách tắc giao thông thuỷ vận tải trong khu vực.
Vị trí xây dựng cầu : Cầu X nằm cách cầu tràn cũ khoảng 20m về phía
hạ lu.
2. Đặc trng vùng xây dựng cầu.
2.1. Đặc điểm địa hình.
Vị trí cầu X vợt qua sông S nằm trên địa bàn xã A, huyện B, tỉnh C. Mật
độ dân c khu vực xây dựng tha thớt, kinh tế kém phát triển.
Khu vực xây dựng cầu nằm trên dạng địa hình đồng bằng trớc núi. Tại
vị trí xây dựng cầu bề mặt địa hình tơng đối bằng phẳng, cao độ bề mặt thay
đổi từ +179.45 đến +188.20. Phơng tiện vợt sông hiện tại bằng ngầm bê tông
có cao độ mặt +184.11.
2.2. Đặc điểm địa chất.
a. Điều kiện địa tầng
- Lớp 1: Đá hộc, cuội sỏi là lớp đá đổ đờng trong chiến tranh lẫn cuội
sỏi bồi lấp do lũ đa về hàng năm. Bề dày của lớp thay đổi từ 2.0 đến 3.2m.
- Lớp 2 (Tầng phủ) : Sét màu xám nâu vàng, nâu đỏ - trạng thái nửa
cứng đến cứng, (A-7-5). Lớp này phân bố chủ yếu ở hai bên bờ sông và rộng
khắp khu vực nghiên cứu, tại vị trí xây dựng cầu chỉ gặp ở các lỗ khoan ND1,
LK1 và ND2 với bề dày thay đổi từ 5,1 đến 7,0 m. Lớp đất này có khả năng
chịu lực tốt, đờng dẫn lên cầu có thể đắp trực tiếp lên lớp này, không cần xử lý
đặc biệt.
- Lớp 3 (Đá gốc): Đá vôi màu xám xanh, xám đen, nứt nẻ, xen kẹp các
mạch canxit - cứng chắc. Trong lớp đá này thờng xuất hiện nhiều hang động

castơ.
1


Cờng độ kháng nén:

- Khô: 484 T/m2

TK1: Thấu kính cát sét màu xám vàng lẫn sạn - trạng thái dẻo mềm.
Đây là lớp đất lấp đầy trong hang castơ, tại lỗ khoan LK1 có bề dày 3,3 m.
TK2: Thấu kính cát lẫn sạn màu xám trắng. Đây là lớp đất lấp đầy trong
hang castơ, tại lỗ khoan LK5 có bề dày 0,3 m.
TK3: Thấu kính cát lẫn sạn màu xám trắng. Đây là lớp đất lấp đầy trong
hang castơ, tại lỗ khoan LK5 có bề dày 0,4 m.
b. Địa chất vật lý
Trong khu vực xây dựng cầu X có hiện tợng castơ khá phổ biến trong
đá vôi. Các hang động có bề dày từ 0,3 đến 3,3 m. Trong hang chất lấp nhét là
cát sét hoặc cát, điều đó nói lên các hang động đã ngừng hoạt động. Quy mô
hang động trong khu vực có nhiều bậc và kích thớc khác nhau. Hiện tợng
castơ trong đá vôi là điều bất lợi cho việc xây dựng và ổn định công trình.
c. Địa chất thủy văn
Trong khu vực xây dựng cầu X, không có các yếu tố địa chất thủy văn
gây ảnh hởng đến ổn định của công trình.
Nớc dới đất tồn tại trong các lớp tàn tích, bồi tích và hang động castơ.
Động thái của nớc dới đất thay đổi phức tạp và có quan hệ với nớc mặt. Qua
kết quả phân tích mẫu nớc mặt cho thấy, nớc ở khu vực này thuộc loại: Nớc
Bicacbonat Canxi Natri
Nớc không có tính ăn mòn đối với với BTCT và ảnh hởng tới sự ổn định
của công trình.
d. Điều kiện vật liệu xây dựng

Trong khu vực xây dựng cầu X, vật liệu xây dựng (VLXD) chủ yếu đợc
tận dụng tại chỗ. Các mỏ cách tuyến khá gần và thuận lợi cho việc khai thác.
Mỏ đất: (Mỏ đất số 1)
- Vị trí địa lý: Nằm tại KM485+800 (lý trình theo QL15A) trên QL15A,
ngay bên phải tuyến. Mỏ đất thuộc xã A- huyện B - tỉnh C.
- Trữ lợng : Khoảng 500 000m3
- Cự ly vận chuyển và khả năng khai thác : Mỏ nằm ngay bên phải tuyến đờng QL15A, khoảng cách từ mỏ tới vị trí xây dựng cầu X (KM489+250.0)
khoảng 3,5 km, rất thuận tiện cho xe cơ giới vào lấy vật liệu. Chiều dày lớp
hữu cơ phải bóc bỏ khoảng 0.5m.

2


- Chất lợng: Qua kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy, mỏ đất có
thành phần là hỗn hợp cát sét màu nâu, xám nâu, xám đen lẫn đá vôi hoặc đá
diệp thạch phong hoá.
Dung trọng khô lớn nhất

: c'max = 1.95 T/m3

Độ ẩm tốt nhất

: W'op = 12.3 %

Lực dính ở trạng thái bão hoà

: C =0.3kG/cm2

Góc ma sát trong ở trạng thái bão hoà : =19o
Từ kết quả trên cho thấy mỏ đất có thể dùng làm vật liệu đắp thân đờng

và làm lớp móng dới của kết cấu mặt đờng của đờng dẫn vào cầu.
Mỏ đá số 1
- Vị trí địa lý : Nằm tại KM489+500 - theo lý trình tuyến mới đờng D, mỏ
cách tuyến khoảng 400m về bên trái. Mỏ đá thuộc xã Q - huyện B - tỉnh C.
- Trữ lợng : lớn, khoảng 500 000m3.
- Cự ly vận chuyển và khả năng khai thác : Mỏ nằm ngay bên trái QL15A,
cự ly vận chuyển từ mỏ về tới vị trí xây dựng cầu X khoảng 600m theo đờng nhựa đá dăm, rộng khoảng 4m. Tại khu vực mỏ có mặt bằng rộng rất
thuận tiện cho việc khai thác và lập dây chuyền sản xuất các loại đá khác
nhau.
- Chất lợng: Qua kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy mỏ đá có thành
phần là đá vôi màu xám xanh, xám đen, cứng.
Dung trọng

: 2.69 T/m3

Cờng độ kháng nén bão hoà

: 671- 694 kG/cm2

Hệ số mềm hoá

: 0.97

Độ mài mòn LOS ANGLES

: 15 - 18%

Từ kết quả thí nghiệm nêu trên cho thấy đá lấy tại mỏ có thể đáp ứng làm
vật liệu xây dựng các kết cấu của công trình cầu.
Mỏ đá số 2

- Vị trí địa lý : Nằm bên trái và cách QL12A tại KM65+500 khoảng 150m.
Mỏ đá thuộc thôn T, xã F - huyện B - tỉnh C.
- Trữ lợng : khoảng 600 000m3
- Cự ly vận chuyển và khả năng khai thác : Mỏ nằm ngay bên trái QL12A,
cự ly vận chuyển từ mỏ về vị trí xây dựng cầu X (KM489+250.0) khoảng
16.5 km theo QL12A và QL15A, từ mỏ ra tới QL12A khoảng 150m đờng
rải đá hộc rộng 5m rất khó đi do nền đờng bị h hỏng nặng. Tại khu vực mỏ
3


có mặt bằng rộng rất thuận tiện cho việc khai thác và lập dây chuyền sản
xuất các loại đá khác nhau.
- Chất lợng: Qua kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy mỏ đá có thành
phần là đá vôi màu xám xanh, xám đen, cứng.
Dung trọng

: 2.72 T/m3

Cờng độ kháng nén bão hoà

: 781 - 820 KG/cm2

Hệ số mềm hoá

: 0.97

Độ mài mòn LOS ANGLES

: 15 - 17%

Từ kết quả thí nghiệm nêu trên cho thấy đá lấy tại mỏ có thể đáp ứng làm
mặt đờng và xây dựng các công trình cầu.
Mỏ cát
- Vị trí địa lý: Mỏ cát nằm trên sông M- khu vực xã M - huyện N - tỉnh C
cách thị trấn L khoảng 2,0 km.
- Trữ lợng: lớn - khoảng 300 000m3
- Cự ly vận chuyển và khả năng khai thác: Mỏ nằm cách QL12A khoảng
2.0 km theo đờng nhựa ra tới thị trấn L, cự ly vận chuyển từ mỏ về tới vị
trí xây dựng cầu X khoảng 32,5 km theo QL12A.
- Chất lợng: Qua kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy mỏ cát có
thành phần là cát hạt trung đến hạt thô lẫn sỏi sạn màu xám vàng, xám
trắng.
Từ kết quả thí nghiệm nêu trên cho thấy cát lấy tại mỏ có thể đáp ứng đợc chất lợng cũng nh trữ lợng để xây dựng các công trình trên tuyến. Khi
dùng cát làm cấp phối cho bê tông tuỳ từng loại kết cấu cụ thể có thể loại
bỏ bớt hạt sỏi để cho phù hợp với kích thớc các kết cấu công trình.
Sỏi
Có thể lấy tại khu vực thôn Tân Lý - xã Minh Hoá - huyện Minh Hoá tỉnh Quảng Bình, vận chuyển tới vị trí xây dựng cầu X khoảng 8 - 9 km.
Trong khu vực xây dựng cầu X, địa tầng gồm: Lớp 2 và lớp 3 có khả
năng chịu tải tốt.
Hiện tợng castơ trong khu vực có thể gây mất ổn định cho công trình.
Cần chú ý khi xác định vị trí, chiều sâu đặt móng cầu tránh các vị trí có
hang động castơ.
Các yếu tố địa chất thủy văn không gây ảnh hởng đến công trình.
Vật liệu xây dựng:
4


+ Đất, đá phục vụ cho đắp đờng đầu cầu và xây dựng cầu đều thuận lợi,
các mỏ đều ở gần tuyến điều kiện khai thác dễ dàng.
Móng mố, trụ cầu có thể dùng móng cọc khoan nhồi ngàm vào đá gốc

(lớp 3) cờng độ kháng nén là 484T/m2.
2.3. Đặc điểm khí tợng thuỷ văn.
2.3.1. Đặc điểm khí hậu
Tỉnh C nói chung, huyện B nói riêng nằm trong miền khí hậu Trung bộ.
Về cơ bản, khí hậu bắc Trung bộ vẫn giữ những đặc điểm chính của khí hậu
miền Bắc. Song do những ảnh hởng của địa hình khu vực, mà khí hậu ở đây
thể hiện những nét riêng có tính chất chuyển tiếp giữa kiểu khí hậu miền phía
Bắc và miền đông Trờng Sơn. Mùa đông ở đây bớt lạnh hơn so với Bắc bộ.
Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất là 17.5 oC (tháng 1). Tháng nóng nhất là
tháng 5 và 6, nhiệt độ cao nhất có năm đạt tới 40,1 oC, (ngày 11 tháng 7 năm
1977). Một năm có thể chia ra hai mùa: mùa ma và mùa hanh khô. Mùa ma
thờng bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 10, có năm kéo dài đến tháng 11. Lợng ma trung bình nhiều năm trong mùa ma chiếm tới 85% tổng lợng ma cả năm.
Tháng có lợng ma lớn nhất là tháng 9 và tháng 10 với lợng ma trung bình của
hai tháng này đạt tới 1112 mm. Mùa hanh khô nối tiếp từ tháng 12 đến tháng
4 năm sau. Tháng ít ma nhất là tháng 1, lợng ma bình quân trong tháng này
chỉ đạt khoảng 51 mm. Lu vực sông N nằm sâu trong đất liền, có núi che chắn
xung quanh nên ảnh hởng của gió bão nhẹ. Tốc độ gió mạnh nhất đã xảy ra
trong khu vực chỉ đạt tới 23 m/s, (ngày 09 tháng 5 năm 1979).
Lu vực sông S tính tới vị trí cầu X có diện tích khoảng 210 km 2 và chiều
dài sông chính 20 km. Sông S bắt nguồn từ vùng núi 4A có độ cao từ 400 đến
900 mét.
Trên vùng thợng lu, sông chảy giữa hai dãy núi đá vôi cao trung bình
350 đến 600 mét, rừng nghèo, nhiều cỏ tranh. Lòng sông ở thợng lu hẹp và
sâu, hai bờ vách đá dựng đứng, nhiều thác ghềnh, độ dốc đáy sông lớn từ 15
đến 25 %o. Đoạn từ E về B tính chất trung lu đựợc thể hiện đầy đủ. Tại đây,
thung lũng sông đợc mở rộng, độ dốc đáy sông hạ thấp rõ rệt, chỉ còn từ 1 đến
3 %. Hạ lu sông N, lòng sông đợc mở rộng và độ dốc đáy chỉ còn khoảng 1
đến 2%o.
Hàng năm, theo nhịp điệu biến đổi của ma, dòng chảy sông N đợc chia
ra làm hai mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa cạn. Mùa lũ trên sông chính bắt đầu từ

tháng 8 và kết thúc vào tháng 11. Mùa cạn kéo dài từ tháng 12 đến đầu tháng
5 năm sau. Lợng dòng chảy mùa lũ chiếm từ 65 đến 80 % lợng dòng chảy
năm. Ba tháng liên tục có dòng chảy lớn nhất thờng xuất hiện vào các tháng 9;
10 và 11. Lợng dòng chảy năm của ba tháng này chiếm từ 50 đến 55 % lợng
dòng chảy năm. Tháng có lợng dòng chảy lớn nhất thờng xuất hiện vào tháng
9 hoặc tháng 10. Thời gian tồn tại của mỗi con lũ tơng đối ngắn, khoảng 2 đến
3 ngày. Ba tháng có lợng dòng chảy nhỏ nhất thờng xuất hiện vào các tháng 2;

5


3 và 4. Lợng dòng chảy của ba tháng này chiếm khoảng 5 đến 10% lợng dòng
chảy toàn năm.
2.3.2 Đoạn sông xây dựng cầu.
Nhìn chung, đoạn sông xây dựng cầu tơng đối ổn định với dòng chảy
thờng xuyên sâu từ 3 đến 5 mét. Về mùa lũ, bề rộng ngập nớc của sông xấp xỉ
160 đến 180 mét, chiều sâu từ 7 đến 8 mét.
Về cơ bản, đáy sông có cấu tạo chủ yếu là lớp đá vôi xám xanh lẫn
mạch can xít, không liền khối. Lớp đá hộc lẫn cát sỏi sạn để làm đờng tràn X
có bề dày từ 2 đến 3 mét chỉ là lớp tạm thời, cần đợc thanh thải sau khi xây
dựng cầu.
Các giá trị có liên quan có trong đồ án đều qui chuẩn về Hệ cao độ Nhà
Nớc.
Lu lợng lũ thiết kế:

Q max.1% = 2386 m3/s

Lu tốc thiết kế: ở điều kiện tự nhiên, tốc độ bình quân lớn nhất của
dòng chủ có thể đạt tới 3,23m/s; tốc độ cực đại bình quân của thuỷ trực
sâu nhất đạt tới 3,85 m/s.

Khẩu độ thoát nớc yêu cầu:

Lthoát nớc 120 m

Mực nớc thiết kế:

H max.TK = 187,80 m
H min.. ĐT 182,00 m
Hmax.10 % = 186,26 m

Mực nớc thi công dự kiến:

Hthi công = 184,50

Tĩnh không dới cầu:
1.00m

Không thông thuyền, xét cây trôi

3. Quy trình
- TCVN 22TCN 18 1979 do Bộ Giao thông vận tải ban hành.
Tải trọng thiết kế:
- Đoàn xe H30, xe đặc biệt HK80.
- Ngời đi bộ 300 kG/m2.
* Khổ cầu:
Khổ 8 + 2 x 1,5 m
* Khổ thông thuyền:
Sông không thông thuyền, có cây trôi.
* Tần suất thiết kế: P = 1%.
* Trắc dọc cầu:

6


- Trắc dọc cầu nằm trên đờng cong tròn R = 4900 (m)
- Độ dốc dọc: Dmax 4%
- Đờng 2 đầu cầu theo tiêu chuẩn đờng có tốc độ V = 60km/h cho 2 làn
xe.
4. Đề xuất các phơng án xây dựng cầu.
4.1. Phơng án 1 : cầu dàn thép + bêtông st
- Chiều dài toàn cầu là 135 (m).
- Sơ đồ cầu : 87 + 42 (m).
- Kết cấu phần trên gồm 1 nhịp dàn thép giản đơn dài 87 (m), chiều cao dàn
10 (m), chia nhịp thành 10 khoang mỗi khoang dài 8,7 (m). 1 nhịp dầm bê
tông ƯST giản đơn chữ T dài 42 (m).
- Kết cấu mố trụ :
+ Mố cầu dạng mố tờng bằng BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi, đờng kính D = 1 (m).
+ Trụ cầu bằng BTCT tờng đặc đặt trên móng cọc khoan nhồi, đờng
kính D = 1 (m).
4.2. Phơng án 2 : cầu dầm BTCT UST nhịp 31m
- Chiều dài toàn cầu là 130 (m).
- Sơ đồ cầu : 31 + 31 + 31 + 31 (m).
- Kết cấu phần trên gồm 4 nhịp dầm bê tông ƯST giản đơn chữ T dài 31 (m).
- Kết cấu mố trụ :
+ Mố cầu dạng mố tờng bằng BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi, đờng kính D = 1 (m).
+ Trụ cầu bằng BTCT dạng tờng đặc đặt trên móng cọc khoan nhồi, đờng kính D = 1 (m).

7


Chơng 2

phơng án sơ bộ 1

10 (m)

1. Giới thiệu phơng án thiết kế

4858'

8,7 M

8,7 X 10 = 87 (M)

42 M

Hình 2.1. Sơ đồ kết cấu phơng án 1
Cầu gồm 2 nhịp cầu giản đơn, nhịp dàn thép dài 87 (m) và nhịp cầu dẫn
BTCT ƯST dài 42 (m) đặt trên 2 mố và 1 trụ cầu.
Khổ cầu thiết kế: B = 8+2x1,5 (m).
Chiều dài cầu l = 42m + 87m.
Khẩu độ thoát nớc L0 = 120 (m).
Chọn sơ bộ mặt cắt ngang.
Chọn sơ bộ dàn chủ là loại dàn tĩnh định, có 2 biên song song, có đờng
xe chạy dới. Từ yêu cầu thiết kế phần xe chạy 8m chọn khoảng cách hai tim
dàn chủ là 9,6m.
Chiều cao dàn chủ chọn sơ bộ theo kinh nghiệm với biên song song:
1 1
1 1
h = ( ữ ).lnhip = ( ữ ).87 =12,4 ữ 8,7(m)
7 10

7 10
Chiều cao h phải thoả mãn: h > H+hdng + hmc + hcc
1 1
Chiều cao dầm ngang: hdng = ( - ) B = 1,14 ữ0,67 (m).
7 10
Chọn hhng = 1(m).
Chiều dày bản mặt cầu chọn: 0,20 (m).
Chiều dày các lớp phủ mặt cầu: 0,12 (m).
Chiều cao cổng cầu: hcc = (0,15ữ0,3)B = 1,2 ữ2,4 (m).
Chọn hcc = 2,0 (m).

8


Vậy chiều cao cầu tối thiểu là h > 4,5+1,0+0,32+2 = 7,82 (m).
Chọn chiều cao dàn h = 10 (m) với nhịp 87 (m) chọn 10 khoang. Chiều
dài mỗi khoang là d = 8,7 (m).
Cấu tạo hệ dầm mặt cầu: Chọn 5 dầm dọc đặt cách nhau 1,8 (m). Chiều
cao dầm dọc chọn sơ bộ 70 (cm).
Bản xe chạy kê tự do lên dầm dọc.
Đờng ngời đi bố trí ở bên ngoài dàn chủ.
Cấu tạo hệ liên kết gồm hệ liên kết dọc trên, dọc dới, hệ liên kết ngang.
2. Thiết kế sơ bộ, tính toán nội lực trong kết cấu dàn
thép chủ

10 (m)

2.1. Xác định tải trọng bản thân của nhịp dàn chủ.

4858'

8,7M
8,7 X 10 = 87 (M)

Hình 2.2. Sơ đồ dàn thép tĩnh định
* Các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên dàn chủ
Trọng lợng các lớp mặt đờng.
Bản BTCT mặt cầu.
Các dầm dọc và dầm ngang.
Đờng ngời đi, lan can.
Trọng lợng dàn chủ.
Trọng lợng hệ liên kết.
Hoạt tải thẳng đứng.
Trong các đại lợng trên có trọng lợng dàn chủ, trọng lợng liên kết, hoạt
tải thẳng đứng là các đại lợng cha biết.

2.1.1. Tính trọng lợng dàn chủ.
9


* Tính trọng lợng dàn chủ theo công thức lý thuyết:
a.n h .q + b.[n 't .g cl + n t .(g mc + g lk )]
gd =
.l
R
- n .b.l
t
Trong đó:
- q: Hoạt tải tác dụng lên 1 dàn tức là tải trọng tơng đơng ứng với đờng
ảnh hởng đỉnh ở 1/4 nhịp có kể tới hệ số xung kích, hệ số phân phối ngang.

q = (1+ à)...Ktd+0,3.0
- gcl: Trọng lợng phân bố đều của các lớp mặt đờng trên 1m chiều dài
dàn, tính chia đều cho các dàn chủ.
- nt' : Hệ số vợt tải của gcl, lấy nt' = 1,5
- gmc: Tải trọng phân bố đều trên 1m dài do trọng lợng của hệ mặt cầu
(dầm dọc, dầm ngang, bản mặt cầu) và kết cấu đờng ngời đi, tính chia đều cho
các dàn.
- glk: Tải trọng phân bố đều trên 1m dài do trọng lợng của hệ liên kết:
glk = (10% ữ 12%).gd
- nh = 1,4: hệ số vợt tải của ô tô
- nt: Hệ số vợt tải ứng với phần tĩnh tải còn lại: nt = 1,2
- l: Chiều dài nhịp tính toán.
- R: Cờng độ tính toán của vật liệu
Thép than: R0 = 1900 (kG/cm2) = 19000 (T/m2)
- : Trọng lợng riêng của thép: = 7,85 (T/m3)
- a, b: Hệ số đặc trng trọng lợng dàn, với dàn giản đơn a = b = 3,5
- 1+à: Hệ số xung kích
15
15
(1+à) = 1 + 37,5 + =1+ 37,5 +87 =1,1205
- : Hệ số làn xe vì = 87 > 25 (m) = 0,9 đối với đờng 2 làn xe.
* Tính toán tải trọng tác dụng lên dàn
Các lớp mặt cầu dày 12 (cm) gồm:
5 (cm) bê tông atphan
3 (cm) lớp bảo vệ

10


2 (cm) lớp phòng nớc

2 (cm) lớp đệm xi măng, tạo dốc
g = 0,32 (T/m2)
Tải trọng phân bố của các lớp mặt cầu tính cho 1m dài của 1 dàn là:
8,5
gd = 0,32.
=1,36(T/m)
2
Tải trọng của bản bê tông mặt cầu tính cho 1m dài của 1 dàn là:
1 8,5
g banbt = 0,2.2,5. .(
+1) = 2,625(T/m)
2 2
Tải trọng gờ chắn xe tĩnh cho 1 dàn là:
gcx = 0,25.0,3.2,5 = 0,188 (T/m)
Trọng lợng của dầm dọc chọn g = 0,1 (T/m)
Trọng lợng dầm dọc tính cho 1 dàn là:
gddọc = 0,1.2,5 = 0,25 (T/m)
Trọng lợng dầm ngang chọn g = 0,12 (T/m)
Trọng lợng phần bộ hành chọn g = 0,12 (T/m)
Trọng lợng dầm ngang và phần bộ hành tính cho 1 dàn là:
0,12.(8,5 + 2)
gdngang =
= 0,072(T/m)
2.8,7
Tải trọng lan can: glan can = 0,1 (T/m)
gmc = gbản bt + gcx + gddọc + gdngang + glan can
= 2,625 + 0,188 + 0,25 + 0,072 + 0,1 = 3,235 (T/m)
gd = 1,36 (T/m)
* Xác định q:
Xác định hệ số phân phối ngang theo phơng pháp đòn bẩy.

11


650
500

8000
9600

2,7M

650
500

NGUOI
1,5M

HK80
1,9M

1,1M

1,9M

0,354

0,567
0,552

0,666

0,864
0,849

1
0,995

1,151

H30

Hình 2.3. Vị trí bất lợi nhất cho nội lực dàn chủ
H30 = 0,5.yi = 0,5.(0,864+0,666+0,552+0,354)
= 1,218
HK80 = 0,5.yi = 0,5.(0,849+0,567)
= 0,708
ng = = 0,5.(1,151+0,995).1,5 = 1,6095
Tải trọng tơng đơng tính toán của làn xe ô tô H30 với đờng ảnh hởng
= 87 (m)
K 1H/304 = 1,74(T / m)

g = (1+à)...Ktd+0,3.0 = 1,1205.1,218.0,9.1,74+0,45.1,6095
= 2,8615 (T/m)
* Trọng lợng dàn thép
gd =

3,5.1,4.2,8615 + 3,5.[1,5.1,36 +1,1.(3,235 + 0,12gd )]
.87
19000

-1,1.3,5.87
7,85

gd = 1,335 (T/m)
Trọng lợng của dàn đợc nhân với hệ số cấu tạo 1,8:
gd = 1,335.1,8 = 2,403 (T/m)
Trọng lợng hệ liên kết:
glk = 0,12.2,403 = 0,2884 (T/m)

12


Trọng lợng của 1 dàn có kể đến hệ liên kết là:
Gd = gd + glk = 2,403+0,2884 = 2,691 (T/m)
2.2. Tính toán nội lực trong các thanh dàn chủ.
Xác định tải trọng tác dụng lên một dàn.
* Tĩnh tải:
Trọng lợng các lớp mặt cầu dày 12 (cm):

gcl = 1,36 (T/m)

Trọng lợng của bê tông mặt cầu:

gbản bt = 2,625 (T/m)

Trọng lợng của phần gờ chắn xe:

gcx = 0,188 (T/m)

Trọng lợng của dầm dọc:

gddọc = 0,25 (T/m)

Trọng lợng dầm ngang và phần dầm ngang bộ hành:
gdngang = 0,072 (T/m)
Trọng lợng lan can:

glan can = 0,1 (T/m)

Trọng lợng bản thân dàn:

Gd = 2,691 (T/m)

Tải trọng có kể đến hệ số vợt tải là:
g1 = 1,1.(gbản bt + gcx + gddọc + ddngang + glan can)
= 1,1.(2,625+0,188+0,25+0,072+0,1) = 3,559 (T/m)
g2 = 1,5.gcl = 1,5.1,36 = 2,04 (T/m)
Gdtt = 1,1.2,691 = 2,960 (T/m)

Tổng tĩnh tải tác dụng lên dàn là:
Gtt = Gdtt + g1 + g2 = 2,960+3,559+2,04 = 8,559 (T/m)
* Hoạt tải:
+ Đoàn xe H30 và ngời đi bộ hoặc xe đặc biệt HK80.
H30 = 0,5.yi = 1,218

- Hệ số phân phối ngang:

HK80 = 0,5.yi = 0,708
ng = = 1,6095
- Hệ số làn xe = 0,9 đối với đờng 2 làn xe và chiều dài đờng ảnh hởng

> 25 (m)
Để xác định KH30 và KHK80 tiến hành xếp xe trực tiếp lên đờng ảnh hởng
của các thanh dàn. (Phần xếp xe này vẽ và đo trực tiếp trong AUTOCAD)

13


Công thức tính tải trọng tơng đơng: K =

2

3

4

5

10

9

8

7

6

i

i

Hình 2.4. Các thanh dàn tính toán
- Thanh 1-11. (thanh cổng cầu chịu nén lớn nhất)
XE ĐB HK80

ĐOàN XE H30

0,0092

0,1256
0,1011

0,2879

0,3954
0,3708

0,6513
0,6533
0,6406
0,5487

0,8371
0,8184

1,0881
1,0207
0,9348

0,9103

1,2046
1,1801

D.A.H N1-11

1,3385

11

1

P * Y

Hình 2.5: Vị trí tải trọng bất lợi nhất nội lực thanh 1-11 trên đờng ảnh hởng
1
[12.(1,2046 +1,1801+ 0,9348+ 0,9103+ 0,6513 + 0,6406 + 0,3954
52,4
+0,3708+ 0,1256 + 0,1011) + 6.(1,0881+ 0,8184 + 0,5487 + 0,2879 + 0,0092)]
= 1,7987(T/m)
K1-11
H30 =

K1-11
HK80 =

1
.[20.(1,2046 +1,0207 + 0,8371+ 0,6533)] =1,4182(T/m)
54

1+ à = 1+

15
15
= 1+
= 1,1205
37,5 +
37,5 + 87

- Thanh 45: (thanh biên trên chịu nén trung bình)

14


1
.[12.(0,895+ 0,994 +1,988+ 2,088+1,462 +1,400 + 0,744 + 0,711+
90,828
0,086 + 0,023) + 6.(0,522 +1,615 +1,697 +1,009 + 0,32)] = 1,7139(T/m)
1
45
K HK
.[20.(2,088+ 2,04 +1,992 +1,944)] = 1,7757(T/m)
80 =
90,828
K H4530 =

1+ à = 1+

15

15
= 1+
= 1,1205
37,5 +
37,5 + 87

- Thanh 89. (thanh biên dới chịu kéo trung bình)
1
K 89
[12.(0,483+ 0,595 +1,715 +1,827 +1,347 +1,299 + 0,819
H30 =
79,4745
+0,771+ 0,291+ 0,243) + 6.(1,015 +1,647 +1,119 + 0,591+ 0,063)]
= 1,7526(T/m)
15
1+ =1+
=1,1205
37,5 +87
- Thanh 48: (thanh xiên chịu kéo trung bình)
+ Đờng ảnh hởng phần dơng:
1
K 48
.[12(0,5759 + 0,7953+ 0,5515+ 0,5272 + 0,2834 + 0,2590 + 0,0152) +
H30 =
23,0637
+6.(0,7039 + 0,4357 + 0,1676)] =1,9049(T/m)
1
K 48
[20(0,7953+ 0,777 + 0,7587 + 0,7405)] = 2,6635(T/m)
HK80 =

23,0637
15
1+ = 1+
= 1,1571
37,5 + 58
+ Đờng ảnh hởng phần âm.
1
K 48
.[12(0,3977 + 0,3733) + 6.0,2819] = 1,898(T / m)
H30 =
5,7659
1
K 48
.[20(0,3977 + 0,3794 + 0,3611 + 0,3429)] = 5,1374(T / m)
HK80 =
5,7659
15
1+ = 1+
= 2,2256
37,5 + 29
- Thanh 49: (thanh đứng chịu kéo nhiều nhất)
1
K 49
.[12(1 + 0,862) + 6.0,310] = 2,782(T / m)
H30 =
8,7
1
K 49
[20(0,862 + 1 + 0,862 + 0,724)] = 7,926(T / m)
HK80 =

8,7
15
1+ à = 1+
= 1,2732
37,5 + 17,4
15


* Giá trị nội lực trong các thanh dàn .
2

3

4

5

10

9

8

7

6

2,088

11

1

D.A.H N4-5

0,7953

0,3976

1,827

D.A.H N8-9

D.A.H N3-7

1

1,2046

1,345

D.A.H N3-8

D.A.H N1-11

Hình 2.6. Đờng ảnh hởng các thanh dàn tính toán.
- Nội lực do tĩnh tải gây ra là:
Nt = nt.gt.
- Nội lực do đoàn xe H30 và ngời gây ra là:
16

nH30+ng= nh. (1+à)...Ktd.+nng.ng.qng.
- Nội lực do xe HK80 gây ra là:
NHK80 = nh..Ktd.

* Thanh chịu nén trung bình là thanh biên trên N45.
- Do tĩnh tải:
N ttt = 8,559.90,828 = 777,397(T)
- Do hoạt tải H30 và ngời:
tt
N H30+ng
= 1,4.1,1205.0,9.1,218.1,7139.90,828 +1,4.0,8021.0,45.90,828
= 313,59(T)
- Do hoạt tải HK80:
N ttHK80 = 1,1.0,708.1,7757.90,828 = 125,60(T)
* Thanh chịu kéo trung bình là thanh biên dới N89.
- Do tĩnh tải:
N ttt = 8,559.79,4747 = 680,222(T)
- Do hoạt tải H30 và ngời:
= 1,4.1,1025.0,9.1,218.1,7526.79,4745 +1, 4.0,8021.0,3.79,4745

N ttH30+ng

= 269,3211(T)
- Do hoạt tải HK80.
N ttHK80 = 1,1.0,708.1,7847.79,4745 = 112,6791(T)
* Thanh xiên vừa chịu kéo vừa chịu nén N48.
- Phần đờng ảnh hởng dơng:
+ Do tĩnh tải:

N ttt = 8,559.(23,0637 5,7659) = 148,052(T)

+ Do hoạt tải H30 và ngời:
N ttH30+ng = 1,4.1,1571.0,9.1,218.1,9049.23,0637 +
+1,4.0,8021.0,3.(23,0637- 5,7659) = 87,8308(T)
+ Do hoạt tải HK80:
N ttHK80 = 1,1.0,708.2,6635.23,0637 = 48,8014(T)
- Phần đờng ảnh hởng âm:

17


+ Do tĩnh tải:
N ttt = +148,052(T)
+ Do hoạt tải H30 và ngời :
N ttH30+ng = -1,4.1,218.0,9.1,2334.1,898.5,7659 = -20,8443(T)
+ Do hoạt tải HK80:
N ttHK80 = 1,1.0,708.5,1374.5,7659 = -23,5322(T)
Nh vậy thanh N48 chỉ chịu kéo.
* Thanh đứng chịu kéo nhiều nhất N49:
- Do tĩnh tải:
N ttt = 8,559.8,7 = 74,463(T)
- Do hoạt tải H30 và ngời:
N ttH30+ng = 1,4.1,2732.0,9.1,218.2,782.8,7 +1,4.0,8021.0,3.8,7
= 50,8212(T)
- Do hoạt tải HK80:
N ttHK80 = 1,1.0,708.7,926.8,7 = 54,7802(T)
* Thanh xiên chịu lớn nhất là thanh cổng cầu N111.
- Do tĩnh tải:
N ttt = 8,559.52,4 = 448,49(T)

- Do hoạt tải H30 và ngời:
tt
N H30+ng
= 1,4.1,1205.0,9.1,7987.52,4 +1,4.0,8021.0,45.52,4
= 159,59(T)
- Do hoạt tải HK80:
N ttHK80 = 1,1.0,708.1,4182.52,4 = 57,87(T)
Bảng 2.1. Tổng hợp nội lực của các thanh dàn
Tên các thanh

Ntt (T)

Thanh biên trên chịu nén trung bình N45

1090,987

Thanh biên dới chịu kéo trung bình N89

949,543

Thanh xiên chịu kéo trung bình N48

232,883

Thanh đứng chịu kéo nhiều nhất N49

129,243

Thanh xiên chịu nén lớn nhất N111

606,08

18


2.3. Chọn và kiểm tra tiết diện thanh dàn.
- Diện tích cần thiết của thanh biên trên chịu nén N45 đợc xác định theo
công thức sau:
S
1090,987.103
Fng =
=
= 709,15(cm2 )
0,82(R 0 -100) 0,82(1900 -100)
- Diện tích cần thiết của thanh biên dới chịu kéo N89 đợc xác định theo
công thức sau:
S
949,543.103
Fng =
=
= 620,62(cm2 )
0,85(R 0 -100) 0,85(1900 -100)
- Diện tích cần thiết của thanh xiên chịu kéo N48 đợc xác định theo công
thức sau:
S
232,833.103
Fng =
=
= 152,21(cm2 )
0,85(R 0 -100) 0,85(1900 -100)

- Diện tích cần thiết của thanh đứng chịu kéo N49 đợc xác định theo
công thức sau:
S
129,243.103
Fng =
=
= 84,47(cm2 )
0,85(R 0 -100) 0,85(1900 -100)
* Chọn tiết diện:

- Thanh đứng chịu kéo N49:
Chọn 2 bản đứng: 2x(30x1,2) (cm).
Chọn 1 bản ngang: 1x(47,6x1,4) (cm).
F=138,64 (cm2)
Sơ bộ lấy Fqy = Fng - 15%.Fng = 117,844 (cm2)
1,2.303 47,6.1,43
+
= 5410,88(cm 4 )
12
12
3
30.1,2
47,6.1,43
I y = 2.[
+ 30.1,2.24,42 ]+
= 42885,44(cm 4 )
12
12
5410,88
x=

= 6,247(cm)
138,64
I x = 2.

42885,44
=17,588(cm)
138,64
l
0,8.l 0,8.1000
x = 0 =
=
=128,06 < 0 =150
6,247
x 6,247
l
1000
y = 0 =
= 56,86 < 0 =150
y 17,588
y=

19


Thoả mãn điều kiện về độ mảnh.
- Kiểm tra bền:
S 129,243.103
=
=
= 932,22(kG/cm 2 )

Fgy
138,64
= 932,22(kG/cm 2 ) < R 0 =1900(kG/cm 2 )
Thoả mãn điều kiện bền.
- Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ.
b1 47,6
=
= 34 < 35
1 1,4
b2 15
=
= 12,5 <14
2 1,2
Thoả mãn điều kiện về ổn định cục bộ.
- Thanh biên chịu nén 45.
Chọn 4 bản đứng 4x(50.3) (cm).
Chọn 1 bản ngang 1x(38x3) (cm).
F = 714 (cm2).
Sơ bộ lấy Fgy = Fng-15%Fng = 606,9 (cm2).
6.503 38.33
I x = 2.
+
= 125085,5(cm 4 )
12
12
50.63
3.383
2
I y = 2.[
+ 50.6.22 ]+

= 305918(cm 2 )
12
12

125085,5
x=
= 13,236(cm)
714
305918
y=
= 20,699(cm)
714
l
8,7.100
x = 0 =
= 65,73 < 0 =100
x 13,236
l
8,7.100
y = 0 =
= 42,03 < 0 =100
y 20,699
Thoả mãn điều kiện về độ mảnh.
- Trọng lợng bản thân thanh:
q = 7,85.714.10-4=0,56 (T/m)
- Mô men do trọng lợng bản thân thanh:

20

q.L2
0,8.1,1.0,56.8,7 2
M bt = 0,8.n.
.cos =
.cos0
8
8
M bt = 4,663(Tm)
- Kiểm tra điều kiện bền:
S M bt
1090,987.103 4,663.105
=
+
.Ymax =
+
.25
Fgy I x
606,9
125085,5
= 1890,56(kG/cm 2 ) < R 0 =1900(kG/cm 2 )
Thoả mãn điều kiện bền.
- Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể.
+ Độ lệch tâm:
M
4,633
e0 = =
.102 =0,424(cm) .
S 1090,987
+ Bán kính lõi:
w

I
125085,5
=
= x =
= 7,01(cm)
50
.
Fth h .F
.714
ng
2
2
+ Độ lệch tâm tơng đối.
e 0,424
i= 0 =
= 0,060

7,01
Từ i= 0,060 và x = 65,73 = 0,749 (Tra biểu đồ phụ lục 8 Thiết
kế cầu thép và cầu BTCT trên đờng ôtô - Polivanop)

=

S
1015,017.103
=
= 1898(kG / cm2 ) .
.Fng
0,749.714

Thoả mãn điều kiện ổn định tổng thể.
- Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ.
b1 38
= = 12,67 < 35
1 3
b2 25
=
= 4,16 <14
2 6
Thoả mãn điều kiện ổn định cục bộ.
- Thanh biên chịu kéo N89
Chọn 4 bản đứng:

4x(2,8x50) (cm).

Chọn 1 bản ngang: 1x(2x38,8) (cm).
F = 637,6

21


Sơ bộ lấy: Fgy = Fng - 15%.Fng = 541,96 (cm2).
5,6.503 38,8.23
+
=116692,5(cm 4 )
12
12
50.5,63
2.38,83
I y = 2.[

+ 50.5,6.22,22 ]+
= 287189(cm 4 )
12
12
116692,5
x=
=13,53(cm)
637,6
I x = 2.

287189
= 21,223(cm)
637,6
l
8,7.100
x = 0 =
= 64,3 < 0 =100
13,53
x
l
8,7.100
y = 0 =
= 40,99 < 0 =100
y 21,223
y=

Thoả mãn điều kiện về độ mảnh.
- Kiểm tra bền.
+ Trọng lợng bản thân thanh.
q = 7,85.637,6.10-4 = 0,5 (T/m)

+ Mô men do trọng lợng bản thân thanh:
q.L2
0,5.8,7 2
M bt = 0,8.n.
.cos = 0,8.1,1.
.cos0
8
8
M bt = 4,163(Tm)
S M bt
949,543.103 4,163.105
=
+
.Ymax =
+
.25
Fgy I x
541,96
116692,5
= 1841,24(kG/cm 2 ) < R 0 =1900(kG/cm 2 )
Thoả mãn điều kiện về độ bền.
- Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ.
b1 38,8
=
= 19,4 < 35
1
2
b2 25
=
= 4,46 <14

2 5,6
Thoả mãn điều kiện về ổn định cục bộ.
- Thanh xiên chịu kéo N48:
Chọn 2 bản đứng:

2x(40x1,6) (cm).

Chọn 1 bản ngang: 1x(46,8x1,4) (cm).
F=193,52 (cm2)
22


Sơ bộ lấy Fqy = Fng - 15%.Fng = 164,492 (cm2)
1,6.403 46,8.1,63
+
=17082,6(cm 4 )
12
12
40.1,63
1,4.46,83
I y = 2.[
+ 40.1,6.24,22 ]+
= 86947,89(cm 4 )
12
12
17082,6
x=
= 9,4(cm)
193,52
I x = 2.

86947,89
= 21,2(cm)
193,52
l
0,8.l 0,8.13,255.100
x = 0 =
=
=112,8 < 0 =150
9,4
x
x
l
13,255.100
y = 0 =
= 62,52 < 0 =150
21,2
y
y=

Thoả mãn điều kiện về độ mảnh.
- Kiểm tra bền:
Trọng lợng bản thân thanh:
q = 7,85.184,16.10-4 = 0,145 (T/m)
Mô men do trọng lợng bản thân thanh:
q.L2
0,145.13,2552
M bt = 0,8.n.
.cos = 0,8.1,1.
.cos48,980

8
8
= 1,84(Tm)
S M bt
232,883.103 1,84.105
=
+
.Ymax =
+
.20
Fgy I x
164,492
17082,6
= 1631,2(kG/cm 2 ) < R 0 =1900(kG/cm 2 )
Thoả mãn điều kiện bền.
- Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ.
b1 46,8
=
= 33,43 < 35
1 1,4
b2 20
=
=12,5 <14
2 1,6
Thoả mãn điều kiện về ổn định cục bộ.
- Thanh đứng chịu kéo N49:
Chọn 2 bản đứng: 2x(30x1,2) (cm).
Chọn 1 bản ngang: 1x(47,6x1,4) (cm).
F=138,64 (cm2)
23

Sơ bộ lấy Fqy = Fng - 15%.Fng = 117,844 (cm2)
1,2.303 47,6.1,43
+
= 5410,88(cm 4 )
12
12
30.1,23
47,6.1,43
I y = 2.[
+ 30.1,2.24,42 ]+
= 42885,44(cm 4 )
12
12
5410,88
x=
= 6,247(cm)
138,64
I x = 2.

42885,44
=17,588(cm)
138,64
l
0,8.l 0,8.1000
x = 0 =
=
=128,06 < 0 =150
6,247

x 6,247
l
1000
y = 0 =
= 56,86 < 0 =150
y 17,588
y=

Thoả mãn điều kiện về độ mảnh.
- Kiểm tra bền:
S 129,243.103
=
=
= 932,22(kG/cm 2 )
Fgy
138,64
= 932,22(kG/cm 2 ) < R 0 =1900(kG/cm 2 )
Thoả mãn điều kiện bền.
- Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ.
b1 47,6
=
= 34 < 35
1 1,4
b2 15
=
= 12,5 <14
2 1,2
Thoả mãn điều kiện về ổn định cục bộ.
- Thanh xiên chịu nén 111.
Chọn 2 bản đứng:

2x(60x2,0) (cm)

Chọn 2 bản ngang: 2x(60x2,0) (cm)
F=480 (cm2)
Sơ bộ lấy Fqy = Fng - 15%.Fng = 408 (cm2)

24


2.603
58.23
I x = 2.
+ 2.
= 72019,6(cm 4 )
12
12
3
60.2
2.46,83
I y = 2.[
+ 60.2.24,22 ]+
=155403(cm 4 )
12
12
72019
x=
=13,29(cm)
408
155403

y=
=16,99(cm)
408
l
0,8.l 0,8.13,255.100
x = 0 =
=
= 79,79 < 0 =150
13,29
x
x
l
13,255.100
y = 0 =
= 77,97 < 0 =150
16,99
y
Thoả mãn điều kiện về độ mảnh.
- Kiểm tra bền:
Trọng lợng bản thân thanh:
q = 7,85.480.10-4 = 0,3768 (T/m)
Mô men do trọng lợng bản thân thanh:
q.L2
0,3768.13,2552
M bt = 0,8.n.
.cos = 0,8.1,1.
.cos48,980
8
8
= 4,78(Tm)

=

S M bt
608,08.103 4,78.105
+
.Ymax =
+
.29
Fgy I x
408
72019

=1682(kG/cm 2 ) < R 0 =1900(kG/cm 2 )
Thoả mãn điều kiện bền.
- Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ.
b1 58
= = 29 < 35
1 2
b2 20
=
= 10 < 14
2 2
Thoả mãn điều kiện về ổn định cục bộ.
- Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể.
+ Độ lệch tâm:
M
4,78
e0 = =
.102 =0,786(cm) .
S 608,08

+ Bán kính lõi:

25