Đồ Án Thiết Kế Cầu Dầm Chữ I Giản Đơn BTCT Ứng Suất Trước 5 Nhịp 28m (Kèm Bản Vẽ CAD)

Thuyết Minh Đồ Án TK cầu BTCT
Vĩnh

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng

PHẦN 1
THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG MỞ ĐẦU:
ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN TUYẾN
VƯỢT SÔNG
M.1. Đặc đi ểm của khu vực xây dựng cầu:
M.1.1. Đị a hì nh:
Khu vực ven sông khá bằng phẳng, mặt cắt ngang sông gần như đối xứng.
M.1.2. Đị a chất:
Số liệu khảo s át địa c hất lòng sông cho t hấy có 3 lớp đất :
+ lớp 1: Đất bùn.
+ lớp 2: Đất sét pha
+ lớp 3: Đất cát pha
M.1.3. Thuỷ văn:
Số liệu khảo sát thuỷ văn c ho thấy:
+ Mực nước c ao nhất:
+ 30,00 m
+ Mực nước t hông t huyền: + 23,50 m
+ Mực nước t hấp nhất:
+ 22,00m
M.1.4. Đi ều ki ện cung c ấp vật l iệu, nhân công:
Nguồn nhân công l ao động khá đ ầy đủ, l ành nghề, đảm bảo thi công đúng
tiến độ công việc. Các vật liệu địa phương( đá, cát...) có thể t ận dụng trong quá
trình t hi công.
M.2. Các c hỉ ti êu kỹ thuật:
- Cầu vượt sông cấp VI.

- Khẩu độ cầu: Lo = 132 m
- Khổ c ầu: 8,0 + 2×1,25 (m)
- Tải trọng t hiết kế: HL93 + tải trọng đoàn người: 3,3 kN/m

2

M.3. Đề xuất các phương án vượt
sông: M.3.1. Giải pháp chung về kết
cấu:
M.3.1.1. Kết c ấu nhị p:
M.3.1.2. Mố:
Chiều cao đ ất đắp s au mố tươ ng đối nhỏ < 6 m, do vậy ta chọn mố c hữ U c ải
Trang 1


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

tiến
M.3.1.3. Tr ụ:
Chiều cao trụ không lớn l ắm, t a dùng trụ đặc thân hẹp, khô ng gi ật bậc.
M.3.1.4. Mó ng:
Điều kiện địa chất lòng sông khá xấu nên đề xuất dùng móng cọc đóng ma
sát đài cao.
M.3.2. Đề xuất các phương án vượt sô ng:
M.3.2.1. Phương án 1: Cầu dầm đơn gi ản BTCT thường (7 nhịp 20 m)
Khẩu độ tính toán: Ltto = 7 × 20 − 2 ×1 − 6 × 1, 6 = 128, 4 m
Khẩu độ tính toán Loyc = 132 m
Kiểm tra điều kiệ n:

Ltto − Loyc
tt
o

yc
o

max( L , L )

=

128, 4 − 132
132

= 0, 027 = 2, 7% ≤ 5% → Đạt

M.3.2.2. Phương án 2: Cầu dầm đơn gi ản BTCT ƯST căng trước (5 nhịp
28m)
Khẩu độ tính toán: Ltto = 5 × 28 − 2 ×1 − 4 ×1, 6 = 131, 6 m
Khẩu độ tính toán: Loyc = 132 m
Kiểm tra điều kiệ n:

Ltto − Loyc
tt
o

yc
o

max( L , L )

=

131.6 − 132
132

= 0, 003 = 0,3% ≤ 5% → Đạt

Trang 2


Thuyờt Minh ụ An TK Cu BTCT

GVHD: Th.S Nguyn Hoang Vinh

CHNG I
CU DM GIN N BấTễNG CT THẫP NG SUT TRC
(5 Nhp 28 m)

1.1.NHP 28m :
M
T Cế
T NGANGNHậP Cệ
U

M
T Cế
T NGANGG
I Cệ

U

1100/2

Vaỷ
chsồnphỏnlaỡn
b=250mm

800/2

13

140

18

60

800/2

25

125

20

16

120

75

10

15

2%

6

70

2%

13

22

50

25

50

R31

125

1100/2

Lồùpbótọngnhổỷ
adaỡy7cm
Lồùpphoỡngnổồùc daỡy1cm
Lồùp õóỷ
mdaỡy4 cm
Lồùp baớo vóỷ3cm

121

60

50

60

Hinh 1.1.1: Mt ct ngang mt cu.
Chiu rng phn xe chy 8 (m)
Chiu rng phn ngi i b 2x1,25 (m)
B trớ l ngi i b cựng mc vi mt ng xe chy ta dựng vch sn rng 25cm
Chiu rng ct lan can l : 50 cm
Chiu rng bn mt cu xỏc nh :
Bmc = 8 + 2x1,25 + 2x0,25 + 2x0,5 = 12 (m)
1.1.1. Bn mt cu .
a. S liu chn:
Theo 22 TCN272-05 chiu dy ti thiu bn mt cu khụng c nh hn 175 mm.
õy ta chn 200 mm (c hiu dy lp c hu lc)
Chiu dy c ỏc lp cũn li chn nh sau:
+ lp m cú tỏc dng to phng v dc ngang cu 2% dy trung bỡnh 40 mm.
+ lp phũng nc cú b dy 10 mm.
+ lp bo v cú b dy 30 mm.

+ lp bờtụng nha dy 70 mm ( qui nh t 50-70 mm).
V vic nghiờng t o dc nc chy 2% ca bn mt c u cú th c tin hnh
bng vic cho chờnh gi ca cỏc dm I kờ lờn tr hoc m m khụ ng c n to
chờnh ngay trờn bn mt cu.
b. Tớnh toỏn cỏc thụng s s b :
Dung trng ca bờtụng ximng l 2,4 T/m3 .
Dung trng ca bờtụng nha l 2,25 T/m3 .
Dung trng ca ct thộp l 7,85 T/m3 .
Trang 3


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

b.1.Tính toán trọng lượng bản mặt cầu.

200

5500

1100

2200

2200

2

Ta có diện tích bản mặt cầu là : 2,922 m .

Thể tích bản mặt cầu: 2,922 ×28= 81,816 m3
Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 thể tích bêtông là 2 KN/m3
Trọng lượng của cốt thép trong bản mặt cầu tính cho một nhịp dầm:
81,816 ×2= 163,632 KN
Thể tích cốt thép trong bản bản mặt cầu là:
163, 632
= 2,125 m3
7,85 × 9,81

Vậy thể tích của bê tông bản mặt cầu là: 81,816 -2,125=79,691 m3
Trọng lượng bê tông bản mặt cầu:
79,691 ×2,4×9,81=1876,245 KN
Vậy trọng lượng bản mặt cầu một nhịp dài 34 m là:
DCBMC =1876,245 +163,632 =2039,88 KN
b.2. Tính toán trọng lượng các lớp phủ mặt cầu.
Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là :
DW1= 0,07 × (8,0+2 × 1,25 +2×0,25) × 2,25 × 9,81 = 16,996 (KN/m).
Trọng lượng lớp bảo vệ (BT) dày 3cm trên 1m dài là :
DW2= 0,03 × (8,0+2 × 1,25 +2×0,25) × 2,4 × 9,81= 7,769(KN/m).
Trọng lượng lớp phòng nước dày 1cm trên 1m dài là :
DW3= 0,01 × (8,0+2 × 1,25 +2×0,25) × 1,5 × 9,81= 1,619 (KN/m).
Trọng lượng lớp đệm tạo độ dốc 2% có chiều dày trung bình 4cm:
DW4= 0,04 × (8,0+2 × 1,25 +2×0,25) × 2,2 × 9,81 = 9,496 (KN/m).
Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài:
DW5= 16,996 + 7,769 + 1,619 + 9,496 = 35,88 (KN/m).
Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu cho 1 nhịp dài 28 m:
DWCLMC = 35,88 × 28 = 1004,64 (KN)
1.1.2. Lan can :
Vì không có dãi phân cách cứng nên ta thiết kế lan can tay vịn cần chống lại lực va của
xe cộ khi có sự cố trên cầu, các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ: (mm)

Trang 4


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT
200

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh
1800

190

500

R3
10

600

100

500

Hình 1.1.2:Kích thước lan can tay vịn.
Với diện tích phần bệ Ab = 0,175m2 , liên tục ở 2 bên cầu
Diện tích phần trụ : At = 0,06m2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 14 trụ
Thể tích lan can Vp= 0,175×2×28+0,06×14×2 = 11,48 m3
Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %
Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vsp = Vp×kp = 11,48×1,5% = 0,172 m3
Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gsp = Vsp×γs = 0,172 ×7,85 = 1,35 T

Thể tích BT trong lan can: Vcp = Vp – Vsp = 11,48–0,172=11,308 m3
Khối lượng BT trong lan can: Gcp = Vcp×γc = 11,308 ×2,4 = 27,14 T
Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp =1,35+27,14 = 28,49 T
Khối lượng tay vịn:

Gtv =π × 0,052 × 1,8 × 2,4 × 13 × 4 = 1,76 (T).

Khối lượng lan can tay vịn cho 1nhịp : GLC= Gsp+Gcp+Gtv
GLC= Gsp+Gcp+Gtv=1,35 + 27,14 + 1,76 = 30,25 T
Trọng lượng lan can tay vịn cho 1 nhịp :
DCLC= GLC×9,81= 30,25 × 9,81= 296,85 (KN) (1 nhịp 28 m).
1.1.3. Vạch sơn phân làn:
Bề rộng vạch sơn phân làn: 250 mm
1.1.4. Dầm ngang :
1.1.4.1. Chọn số dầm ngang :
Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm cầu, L/2
Số lượng dầm ngang : Nn= (Nb - 1)×3 = 12 dầm
Nn : là số dầm ngang
Nb : là số dầm chủ

Trang 5


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

giữa dầm

đầu dầm

Hình 1.1.4:Kích thước dầm ngang.
1.1.4.2. 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 : 1,947 m2
Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 1,862 m2
Thể tích 1 dầm ngang tại vị dầu dầm : 1,862×0,2 = 0,372 m3
Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 1,947× 0,2 = 0,389 m3
=> Tổng thể tích dầm ngang : 0,372×10 + 0,389×5 = 5,665 m3
Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2%
Suy ra : thể tích cốt thép : Vshb = khb.Vhb = 0,02×5,665 = 0,1133 m3
Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gshb = Vshb.γs=0,1133×7,85= 0,889 T.
Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 5,665–0,1133=5,5517 m3
Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 5,5517×2,4=13,324 T.
Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Gshb+Gchb = 0,889+13,324=14,213 T (một
nhịp 28m.)
Trọng lượng toàn bộ dầm ngang là:
DChb = Ghb×9,81= 14,213×9,81= 139,43 KN
Sử dụng dầm ngang cấu tạo được bố trí tại 3 vị trí : hai dầm ngang tại hai gối, và một
dầm ngang chính giữa nhịp.
1.1.5. Dầm chủ : chọn dầm chữ I có bầu.
1.1.5.1. Cấu tạo dầm:
a) Số dầm chủ:
Chọn số dầm chủ là Nb = 6 dầm, khoảng cách các dầm chủ tính theo công thức sau:

Bmc 12
= = 2m → chọn S=2,0 m.
6
6

Trang 6


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

Suy ra : chọn phần cách hẫng
Sk =

12 − ( 6 − 1) × 2, 0
Bmc − ( Nb − 1) × S
=
= 1,0 m.
2
2

b) Chiều cao dầm chủ:
Chiều cao dầm chủ được chọn theo giá trị kinh nghiệm:
1
1
1 1 
d dc =  ÷ ÷L , chọn d dc =
L = × 28 = 1, 4m
20
20
 15 25 
L: chiều dài một nhịp 28 m.
Kích thước dầm chủ được thể hiện như sau: đơn vị (mm).

Mặt cắt ngang dầm tại vị trí L/2 Mặt cắt ngang dầm tại vị trí trên gối
Hình 1.1.4:Mặt cắt ngang dầm chủ.
1.1.5.2. Tính các thông số sơ bộ :
Diện tích mặt cắt ngang giữa dầm : Ag = 0,482 m2
Diện tích mặt cắt ngang tại đầu dầm : A’g = 0,848 m2
Thể tích dầm tại vị trí 2 đầu dầm : 0,848 ×1,5×2 = 2,544 m3
Thể tích dầm hai đoạn vuốt đầu dầm :

0,848 + 0, 482
× 1,5 × 2 = 1,995 m3
2

Thể tích dầm đoạn giữa dầm : 0,482×(28 - 2×1,5 - 2×1,5) = 10,604 m3
=> Tổng thể tích của 1 dầm : 2,544 +1,995+ 10,604 = 15,143 m3
Trong dầm chính thì lượng thép chiếm khoảng 2 KN/m3
Suy ra : Trọng lượng thép trong 1 dầm chủ : 15,143 x 2 = 30,286 KN.
Thể tích của thép trong dầm :

30, 286
=0,393 m3
7,85 × 9,81

Suy ra thể tích thực của bêtông : 15,143 – 0,393 = 14,75 m3
Trọng lượng thực của bêtông : 14,75 × 2,4 × 9,81 = 347,274 KN
Trang 7


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : 30,286 +347,274 = 377,56 KN
=> Trọng lượng 6 dầm chủ là một nhịp 28m : 377,56 × 6= 2265,36 KN
*Vậy tĩnh tải tác động lên cầu :
Nhịp 28 m:
DC = (DCDC + DCDN + DCBMC + DCLC)
= (2265,36 + 139,43 +2039,88 + 296,85)= 4741,52 KN.
DW = DWCLPM = 1004,64 KN
1.1.6. Mố và trụ cầu:
1.1.6.1. Mố :
Chọn mố chữ U có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:
a.Theo phương dọc cầu
Do chiều dài nhịp lnhip = 28m nên chọn b0 = 80 cm
Mố đổ toàn khối với cùng Cấp bê tong nên chọn: bm = bt = 50 + 100 = 150cm
Kích thước mố trụ như hình vẽ :
500

2100

800

420

1000

4140

2910

4000

1500

1500

500

3200

Hình 1.1.5:Mặt cắt đứng thân mố.

b.Theo phương ngang cầu
Trang 8


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

Do các dầm chủ phân bố đều trên toàn bề rộng mặt cầu. Mà mố làm nhiệm vụ kê đỡ
kết cấu nhịp, nên chọn bề rộng của mố bằng bề rộng toàn cầu, đảm bảo cho mố dủ
rộng kê đỡ toàn bộ các dầm chính.
⇒ Amo = 12m

Kích thước như hình vẽ:

Hình 1.1.6:hình chiếu bằng mố.
Tính khối lượng mố như sau:
Phần bệ mố: V1 = 4,8×12 = 57,6 m3
Phần thân mố, tường đỉnh, tai kê bản giảm tải :V2 = 7,136×12 = 85,632 m3

Phần tường cánh:V3 = 12,382×0,5×2= 12,382 m3
Phần đá kê gối:V4 = 0,42×0,9×0,8×6 = 1,814 m3
Tổng thể tích toàn bộ mố:Vab = ∑Vi = 157,428 m3
Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng kab = 150 kg/m3
Từ đó ta có:
Khối lượng cốt thép trong mố: Gsab = 157,428 ×0,15 = 23,614 T
Thể tích thép trong mố :

23, 614
= 3,008 m3
7,85

Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab-Vsab = 157,428 -3,008 =154,42 m3
Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc = 154,42×2,4= 370,608 T
Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab =370,608+23,614= 394,222 T
Trọng lượng tổng cộng mố: DCab = Gab×9,81=3867,318 KN
1.1.7.2. Trụ cầu :
Do chiều dài nhịp như nhau và mặt cắt ngang sông gần như đối xứng nên kích thước
trụ P1 và P4, trụ P2 và P3 là như nhau.
Tính toán với trụ P1.
Kích thước trụ được xác định dựa vào chiều dài nhịp.Chi tiết trên hinh vẽ:

Trang 9


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

Hình 1.1.7:Kích thước chi tiết trụ.

Trang 10


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

Tính cho một trụ :
-Phần bệ trụ:V1 = 4,5×11= 49,5 m3
-Phần thân trụ:V2 = 5,5×6,9 = 37,95 m3
-Phần mũ trụ:V3 = ( 5,95+6,58)×1,6= 20,05 m3
-Phần đá kê gối:V4 = ( 0,11+0,231)×0,9×6= 1,84 m3
=>Tổng cộng thể tích trụ:Vp1 = ∑Vi = 109,34 m3
Hàm lượng cốt thép chiếm kp = 150 kg/1m3 trong thể tích trụ.
Suy ra :
Khối lượng cốt thép trong trụ: Gt = 0,15×109,34 =16,401 T
Thể tích thép trong trụ: Vt = 16,401 /7,85 = 2,09 m3
Thể tích BT trong trụ : Vbt= 109,34 –2,09 = 107,25 m3
Khối lượng BT trong trụ: Gbt = Vcp×γc = 107,25×2,4 = 257,40 T
Tổng khối lượng trụ:Gp1 = Gcp + Gsp = 257,40 +16,401 = 273,801 T
Tổng trọng lượng trụ: Gp1×9,81=273,801×9,81=2686 KN
Tính toán tương tự với trụ P2 ta được khối lượng của trụ P2 và P3.
Bảng tổng kết khối lượng của kết cấu phần dưới :
Hạng mục
Mố A,B
Trụ P1= Trụ P4
Trụ P2= Trụ P3

Khối lượng (T)

394,222 T
273,801 T
318,727 T

Trọng lượng (KN)
3867,318 KN
2686 KN
3126,714 KN

Bảng 1.1.1: Kết quả tính toán trọng lượng mố và trụ.
1.1.8.Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu:
1.1.8.1 Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:
1.1.8.1. Tính 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.
Các tải trọng tác dụng lên mố:
a) Tĩnh tải:
Pap = Pbt+ Pkcn
Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của mố.
Pbt = γ M × GM
Với:

GM : Trọng lượng bản thân của mố. GM =3867,318 KN
γ M : Hệ số tải trọng. γ M =1,25
Rbt = 1, 25 × 3867,318 = 4834,15

Pkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố.
Pkcn =

Với:

1
( γ DC DC + γ DW DW )
2

DC :Trọng lượng bản thân của hệ thống dầm chủ,rào chắn bánh xe.
DC = 4741,52 KN.
DW : tĩnh tải( trọng lượng bản thân của các lớp phủ mặt cầu )
DW = 1004,64 KN.
Trang 11


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

γ DC , γ DC : Hệ số tải trọng. γ DC = 1, 25, γ DC = 1,5
1
2

Suy ra: Pkcn = ×(1,25×4741,52 + 1,5× 1004,64) = 3716,93 KN
b)Hoạt tải tác dụng lên mố:
Lần lượt chất tải lên nhịp 28m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được hoạt tải tác dụng lên
mố cầu. Hoạt tải thiết kế là HL93+PL=3,3 KN/m2
Pht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố.
Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 28–2.0,4 = 27,2 m.
PL=3,3 KN/m2

35KN

145KN
0,842

4,3m

9,3 KN/m
0,684

145KN

4,3m

1
0,955

110KN
110KN

1,2m

Hình 1.1.8:đường ảnh hưởng lực cắt tại gối.
Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :
Pht3truc = η×[ γLL × m.n × 9,3 × ωLL + γLL×m.n×(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + +γPL×2T ×
PL × ωPL]
= 1906,51 (KN)
Pht2truc = η×[γLL × m.n × 9,3 × ωLL +γLL×m.n×(110y4+110y5)(1+IM) +
+γPL×2T×PL× ωPL]
= 1727,33 (KN)
Trong đó:
η : Hệ số điều chỉnh tải trọng. η=ηD×ηR×ηI =1

γLL, γPL : Hệ số tải trọng; γLL= γPL=1,75
T : Bề rộng lề người đi; T=1,25(m).
yi(i= 1÷3) : tung độ đường ảnh hưởng.

Trang 12


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

IM : Hệ số xung kích; IM = 0,25.
PL : Tải trọng người đi bộ; PL= 3,0 KN/m2.
m : Hệ số làn; m= 1 ứng với số làn xe n = 2
ω: diện tích đường ảnh hưởng : ωLL = ωPL = 13,6 m2.
Ta có : Pht = max(Pht3truc,Pht2truc )= 1906,51 (KN)
Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu là :
Pap = Pbt+ Pkcn+ Pht = 4834,15+3716,93+1906,51 = 10457,59 KN.
1.1.8.2. Tải trọng tác dụng lên trụ cầu:
Tải trọng tác dụng lên trụ P1 đỡ 2 nhịp 28m
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 :
a) Tĩnh tải:
Pap = Pbt+ Pkcn
Trong đó : Pbt - trọng lượng bản thân của trụ.
Pbt = γ T × GT
Với:

Với:

GP : Trọng lượng bản thân của mố. GP =2686 KN
γ T : Hệ số tải trọng. γ T =1,25
Rbt = 1, 25 × 2686 = 3357,5 KN

Pkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố.
Pkcn = ( γ DC DC + γ DW DW )
DC :Trọng lượng bản thân của hệ thống dầm chủ,rào chắn bánh xe.
DC = 4741,52 KN.
DW : tĩnh tải( trọng lượng bản thân của các lớp phủ mặt cầu )
DW = 1004,64 KN.
γ DC , γ DC : Hệ số tải trọng. γ DC = 1, 25, γ DC = 1,5
Suy ra: Pkcn = (1,25×4741,52 + 1,5× 1004,64) = 7433,86 KN

b) Hoạt tải.
Xét cad trường hợp xếp xe bất lợi.
+ Trường hợp 1:
Hoạt tải do xe tải 3 trục + tải trọng làn và đoàn người :

Trang 13


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh
PL=3,3 KN/m2

145KN
1

110KN

4,3m
35KN

145KN
0,842

4,3m

9,3 KN/m

0,956
0,842

110KN

1,2m

Hình 1.1.9: Đường ảnh hưởng lực cắt tại gối giữa.
Pht3truc = η×[ γLL × m.n × 9,3 × ωLL + γLL×m.n×(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + +γPL×2T ×
PL × ωPL]
= 2575,51(KN)
Trong đó:
η : Hệ số điều chỉnh tải trọng. η=ηD×ηR×ηI =1
γLL, γPL : Hệ số tải trọng; γLL= γPL=1,75
T : Bề rộng lề 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= 3,3 KN/m2.
m : Hệ số làn; m= 1 ứng với số làn xe n = 2
ω: diện tích đường ảnh hưởng : ωLL = ωPL = 27,2 m2.

+ Trường hợp 2:
Hoạt tải do xe tải 2 trục + tải trọng làn và đoàn người :
Pht2truc = η×[γLL × m.n × 9,3 × ωLL +γLL×m.n×(110y4+110y5)(1+IM) +
+γPL×2T×PL× ωPL]
= 2219,38 (KN)
Trong đó:
η : Hệ số điều chỉnh tải trọng. η=ηD×ηR×ηI =1
γLL, γPL : Hệ số tải trọng; γLL= γPL=1,75
T : Bề rộng lề người đi; T=1,25(m).
yi(i= 4÷5) : tung độ đường ảnh hưởng.
Trang 14


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

IM : Hệ số xung kích; IM = 0,25.
PL : Tải trọng người đi bộ; PL= 3,3 KN/m2.
m : Hệ số làn; m= 1 ứng với số làn xe n = 2
ω: diện tích đường ảnh hưởng : ωLL = ωPL = 27,2 m2.
+ Trường hợp 3:
Hiệu ứng 90% 2 xe tải 3 trục cách nhau 15m.
PL=3,3 KN/m2

145KN
1

35KN

145KN

4,3m

0,842

4,3m

9,3 KN/m

0,842

15 m

145KN

4,3m

0,290

145KN
0,132

35KN

4,3m

Hình 1.1.10:D
Pht90% = η×{0,9[γLL × m.n9,3ωLL +γLL×m.n×(145y1+145y2+35y3+145y4+145y5)(1+IM)]
+ γPL×2T×PL× ωPL}

= 2588,22 (KN)
Tên Các TH
trụ xếp xe
P1
P4

TH 1
TH 2
TH 3

∑ω
27,2
27,2
27,2

Pbt

Pkcn

Pht

(KN)
3357,5
3357,5
3357,5

(KN)
7433,86
7433,86
7433,86

(KN)
2575,51
2219,38
2588,22

Pap

Papmax

(KN)
(KN)
13366,87
13010,74 13379,58
13379,58

Bảng 1.1.2:Kết quả tính toán tải trọng lớn nhất tác dụng lên trụ P1 và P4.
Tính toán tương tự với trụ P2 và P3 ta được kết quả sau:
Tên Các TH
trụ xếp xe
P2
P3

TH 1
TH 2
TH 3

∑ω
27,2
27,2

27,2

Pbt

Pkcn

(KN)
(KN)
3908,39 7433,86
3908,39 7433,86
3908,39 7433,86

Pht
(KN)
2575,51
2219,38
2588,22

Pap

Papmax

(KN)
(KN)
13917,76
13561,63 13930,47
13930,47
Trang 15

Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

Bảng 1.1.3:Kết quả tính toán tải trọng lớn nhất tác dụng lên trụ P2 và P3.
a)Sức chịu tải của cọc ở mố:
Chọn cọc đóng BTCT kích thước (35x35)cm, cấp bền B30.
Dự kiến chiều dài cọc là: 16 m.
Sức chịu tải dọc trục được chia làm hai loại:
*Tính 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)
Suy ra : sức kháng lực dọc trục tính toán
Pr =ϕ. Pn = 2193,69 kN
*Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Xác định sức chịu tải của cọc theo phương pháp thống kê:
Phương pháp này dựa trên cơ sở kết quả chỉnh lý nhiều số liệu thực tế về thí
nghiệm tải trọng tĩnh hạ trong nhiều loại đất khác nhau, ở những độ sâu khác nhau để
tìm ra mối tương quan cọc và phản lực đất nền ở mũi cọc với một số chỉ tiêu cơ lý của

đất.
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 sau đây:
Sức chịu tải của cọc chịu nén:
n

φ n = m(mr FR + m f u ∑ f i .li )
i =1

Trong đó:
.m : là hệ so điều kiện của đất trong cọc, lấy m=1
. là hệ s ố kể đến phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất với cọc và sức .
mr , m f chịu tải của đất ở mũi cọc, tra bảng ta được mr = m f = 1
.F : diện tích tiết diện ngang của mũi cọc, F=0,35x0,35=0,1225 m2
.u : Chu vi tiết diện ngang thân cọc, u=4x0,35=1,4 m
.fi : Lực ma sát trung bình của mỗi lớp đất mà cọc đi qua phụ thuộc trạng thái
của đất và chiều sâu trung bình của mỗi lớp đất tính từ mặt đất tự nhiên hoặc
mực nước thấp nhất.
.li : Chiều dày của lớp phân tố thứ i.
Trang 16


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

.n : Số lớp đất được chia.
Sức chịu tải thiết kế của cọc được xác định bằng cách lấy sức chịu tải tính toán
theo công thức trên chia cho hệ số độ tin cậy.

φn
Pdn =

K ntc

tc
Với cọc chịu nén chọn K n =1,4

18500

Z3=15000
5000
5000
1000

Sét pha B=0,4
Cát pha
B=0,3

Z4=18000

Z2=10000

Z1=5000

5000

Bùn B=1

2500

Tính toán cho nền đất đặt mố A:

Hình 1.1.11: Tính toán sức chịu tải của cọc.

Lớp đất
Bùn
Sét pha

li
m
5
5
5

zi
5
10
15

Trạng thái
B=1,0
B=0,4

fi
T/m2
0.6
3.4
3.8

fi x li
T/m
3
17
19

z
m
18.5

R
T/m
480

Trang 17


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT
Cát pha

1

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

18

B=0,3

6

6

Bảng 1.1.4: Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền.
⇒ φ n = 1(1.0,1225.480 + 1.1, 4.45) = 121,8
Sức chịu tải của cọc tính theo đất nền:
Pdn =

121,8
= 87 T
1, 4

* Số lượng cọc tại mố :
n= β×

∑P

ap

min( Pvl , Pdn )

= 1,5×

10457,59
= 18 cọc
87 × 9,81

Trong đó β : hệ số kể đến tải trọng ngang và mômen.
Đối với mố chữ U cải tiến β=1,5
Vậy ta chọn n = 18 cọc (35x35)cm L=16m
• Tính toán số cọc với các trụ P1, P2, P3, P4 tương tự :

• Bảng tổng hợp chọn cọc :
Tên trụ
A
P1
P2
P3
P4
B

Tải trọng
kN
10457,59
13379,58
13930,47
13930,47
13379,58
10457,59

Pvl
kN
2193,69
2193,69
2193,69
2193,69
2193,69
2193,69

T
87
85

87
87
84
88

Pdn
kN
853.47
833.85
853.47
853.47
824.04
863.28

Số cọc
18 cọc (35x35)cm L16m
24 cọc (35x35)cm L16m
24 cọc (35x35)cm L16m
24 cọc (35x35)cm L16m
24 cọc (35x35)cm L16m
18 cọc (35x35)cm L16m

Bảng 1.1.5: Tổng hợp kết quả tính toán số cọc trong trụ và mố..

• Bố trí cọc trong móng
* Tại mố :

Trang 18

Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT
705

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

1280

3200

675

1500

350

350

12000

Hình 1.1.12: Bố trí cọc trong mố.
* Tại trụ :
635

1340

250

3000
350

1075

350

11000

Hình 1.1.13: Bố trí cọc trong trụ.

Trang 19


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

CHƯƠNG 2:
CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BÊTÔNG CỐT THÉP THƯỜNG
(7 NHỊP 20 m)
1.1.NHỊP 21 m :
1100/2

60

50

2%

800/2

25

125

20

10

15

20

22

20

2%

110

80

22

50

800/2

50

1

R3

125

Vaû
chsånphánlaìn
b=25cm
25

1100/2

Låïpbãtäng nhæû
adaìy7cm
Låïpphoìngnæåïc daìy1cm
Låïpâãû
mdaìy4cm
Låïpbaío vãû3cm

20

30
30

Hình 1.2.1 : Mặt cắt ngang mặt cầu.
Chiều rộng phần xe chạy 8 (m)
Chiều rộng phần người đi bộ 2x1,25 (m)
Bố trí lề người đi bộ cùng mức với mặt đường xe chạy ta dùng vạch sơn phân làn
25 cm.
Chiều rộng rào chắn bánh xe : 50 cm
Chiều rộng bản mặt cầu xác định :

Bmc = 8 + 2x1,25 + 2x0,5 + 2x0,25 = 12 (m)
1.1.1. Các lớp phủ mặt cầu.
a. Số liệu chọn:
Chiều dày c ác lớp chọn như sau:
+ lớp đệm có tác dụng tạo phẳng và độ dốc ngang cầu 2% dày trung bình 40 mm.
+ lớp phòng nước có bề dày 10 mm.
+ lớp bảo vệ có bề dày 30 mm.
+ lớp bêtông nhựa dày 70 mm ( qui đị nh từ 50-70 mm).
Về việc nghiêng t ạo độ dốc nước chảy 2% của bản mặt c ầu có thể được tiến hành
bằng việc cho chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà khô ng c ần tạo độ
chênh ngay trên bản mặt cầu.
b. Tính toán các thông số sơ bộ :
Dung trọng của bêtông ximăng là 2,4 T/m3 .
Dung trọng của bêtông nhựa là 2,25 T/m3 .
Dung trọng của cốt thép là 7,85 T/m3 .
Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là :
DW1= 0,07 × (8,0+2×1,25+2×0,25) × 2,25 × 9,81 = 17,00 (KN/m).
Trọng lượng lớp bảo vệ (BT) dày 3cm trên 1m dài là :
Trang 20


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

DW2= 0,03 × (8,0+2×1,25+2×0,25) × 2,4 × 9,81= 7,77(KN/m).
Trọng lượng lớp phòng nước dày 1cm trên 1m dài là :
DW3= 0,01 × (8,0+2 × 1,25 +2×0,25) × 1,5 × 9,81= 1,62 (KN/m).
Trọng lượng lớp đệm tạo độ dốc 2% có chiều dày trung bình 4cm:
DW4= 0,04 × (8,0+2 × 1,25 +2×0,25) × 2,2 × 9,81 = 9,50 (KN/m).

Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài:
DW = 17,00 + 7,77+ 1,62 + 9,50 = 35,89 (KN/m).
Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu cho 1 nhịp dài 20 m:
DWCLMC = 35,89 × 20 = 717,80 (KN)
1.1.2. Lan can :
Vì không có dãi phân cách cứng nên ta thiết kế lan can tay vịn cần chống lại lực va của
xe cộ khi có sự cố trên cầu, các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ: (mm)
200

1800

190

500

R3
10

600

100

500

Hình 1.2.2: Kích thước lan can tay vịn.

Với diện tích phần bệ Ab = 0,175 m2 , liên tục ở 2 bên cầu
Diện tích phần trụ :At = 0,06m2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 11 trụ
Tiết diện tay vịn : Atv= π × 0.052=7,85 × 10-3 m2, mỗi đoạn có 4 tay vịn dài 1,8 m
Thể tích bê tông Vbt =[(0,175×20)+(0,06×11)+ 7,85 × 10-3×2×10]×2 = 8,63 m3

Hàm lượng cốt thép trong rào chắn bánh xe chiếm kp = 1,5 %
Ta có thể tích cốt thép trong rào chắn bánh xe : Vsp = Vp×kp = 8,63×1,5% = 0,13m3
Khối lượng cốt thép trong rào chắn bánh xe là: Gsp = Vsp×γs = 0,13×7,85 = 1,02 T
Thể tích BT trong rào chắn bánh xe: Vcp = Vp – Vsp = 8,63 –0,13=8,50 m3
Khối lượng BT trong rào chắn bánh xe: Gcp = Vcp×γc = 8,50×2,4 = 20,40 T
Vậy, khối lượng toàn bộ rào chắn bánh xe là: Gp = Gsp + Gcp = 1,02+20,40 = 21,42 T
Trọng lượng lan can tay vịn cho một nhịp 20m:
DC2= Gp×9,81= 21,42×9,81=210,13 (KN) (1 nhịp 20 m).

Trang 21


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

1.1.3. Vạch sơn phân làn:
Bề rộng vạch sơn phân làn: 250 mm

100

200

200

800

1000

100

1.1.4. Dầm ngang :
1.1.4.1. Chọn số dầm ngang :
Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm và giữa nhịp.
Số lượng dầm ngang : Nn= (Nb - 1)×3 = 15 dầm (10 dầm đầu nhịp + 5 dầm giữa nhịp)
Nn : là số dầm ngang
Nb : là số dầm chủ

200

1800

1800

200

Mặt cắt dầm ngang tại đầu nhịp
Mặt cắt dầm ngang tại giữa nhịp
Hình 1.2.3: Kích thước dầm ngang.
1.1.4.2. Tính toán thông số sơ bộ :
Hàm
Khối
Khối
Thể tích Thể tích
Loại
Thể tích
lượng
lượng lượng
thép bê tông
Dầm Số dầm

cốt thép
thép bê tông
ngang
V (m3)
k% Vs (m3) Vb (m3) Gs (T) Gb (T)
Đầu nhịp
10 1,96x0,2=0,392
2
0,0784 3,842
0,615 9,220
Giữa nhịp
5
1,6x0,2=0,32
2
0,032
1,568 0,251 3,763
0.867 12.983
Khối lượng dầm ngang
13.850 (T)
Trọng lượng dầm ngang (DCDN)
13.850x 9.81=135,87 (KN)

Bảng 1.2.1: Trọng lượng dầm ngang..
1.1.5. Dầm chủ : chọn dầm chữ T thường.
1.1.5.1. Cấu tạo dầm:
a) Số dầm chủ:
Chọn số dầm chủ là Nb = 6 dầm, khoảng cách các dầm chủ tính theo công thức sau:
S==

12

= 2 m → chọn S=2 m.
6

Suy ra : chọn phần cách hẫng
Sk =

12 − ( 6 − 1) × 2
Bmc − ( Nb − 1) × S
=
= 1 m.
2
2

b) Chiều cao dầm chủ:
Trang 22


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

Chiều cao dầm chủ được xác định:
ddc = chọn ddc = 1,3 m
Bề rộng sườn dầm được chọn trong khoảng :
1 1
bsd =  ÷ ÷d dc
6 8

chọn bsd=200 mm

Bản cánh của dầm theo tiểu chuẩn TCVN272-2005 phải có ts ≥ 175mm chọn
ts=200mm.
Do mặt cầu sử dụng vạch sơn phân làn, để tránh lực va xe làm gẫy cánh hẫng, bản
cánh của dầm biên có bề dày tsk=ts+(20-25)mm, chọn tsk=220 mm.
Kích thước dầm chủ được thể hiện như sau: đơn vị (mm).

1080

1100

100

200

100

220

200

200

1700
200

1850

200

Mặt cắt ngang dầm biên

200

Mặt cắt ngang dầm trong

Hình 1.2.4: Mặt cắt ngang tiết diện dầm.

1.1.5.2. Tính các thông số sơ bộ :

Hàm
Trọng
Trọng
Thể tích Thể tích
lượng
lượng
lượng
Loại
cốt thép bê tông
Số dầm
cốt thép
thép
bê tông
Dầm chủ
3
3
3
V (m )
k (KN/m ) DCs(KN) Vs (m ) Vb (m3) DCb (KN)
Dầm biên
2

0,628x20=12,56
2
50,24
0,652 24,468 576,065
Dầm trong
4
0,58x20=11,6
2
92,8
1,205 45,195 1064,070
143,04
1640,135
Trọng lượng dầm chủ
1783.17
Bảng 1.2.2: Tính toán khối lượng dầm chủ..
Thể tích
1 dầm

1.1.6. Mối nối Dầm chủ:
Cầu thi công bán lắp ghép, dầm ngang và mối nối đổ tại chổ
Tổng thể tích bê tông mối nối : 0,3×0,2×20×5= 6 m3
Trong mối nối thì lượng thép chiếm khoảng 2 KN/m3
Suy ra : Trọng lượng thép trong 1 dầm chủ : 6 x 2 = 12 KN.
Trang 23


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT
Thể tích của thép trong dầm :

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

12
=0,16 m3
7,85 × 9,81

Suy ra thể tích thực của bêtông : 6 – 0,16 = 5,84 m3
Trọng lượng thực của bêtông : 5,84×2,4×9,81 = 137,50 KN
Suy ra trọng lượng mối nối: DCMN = 137,50 + 12 = 149,50 KN
* Bảng tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên cầu (1 nhịp) :

DC

DW

Dầm chủ
Dầm ngang
Rào chắn bánh xe+lan can tay vịn
Mối nối

KN 1783,17
KN 135,87
KN 210,13
KN 149,50
2278,67
KN 717,80
Các lớp phủ mặt cầu (DW)
Bảng 1.2.3: Tổng hợp tĩnh tải phần trên.

1.1.7. Mố và trụ cầu:
1.1.7.1. Mố :

Sử dụng mố chân dê cải tiến có kích thước như hình vẽ :
Hai mố có kích thước giống nhau nên ta chỉ cần tính cho mố.

Trang 24


Thuyết Minh Đồ Án TK Cầu BTCT

2180

800

200

500

1000

3390

GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh

700
2000

2000

2000/2

3900

4000

1000

1500

1200

12000/2

200
600

500

3200

500

Hình 1.2.5: Kích thước mố cầu.
Khối lượng mố được thống kê trong bảng sau :
Bệ mố
4,8x12=57,6
Thân mố
6x12=72
Tường đỉnh
0,79x12=9,48
Thể tích mố
Gối kê bản giảm tải 0,09x11=0,99

Tường Cánh
11,18x2x0,5=11,18
Đá kê gối
0,16x0,6x6=0,576
(m3)
151,83
Hàm lượng Cốt thép (T/m3)
0,09
Khối lượng thép
(T)
13,66
Trang 25