Thuyết minh TK cầu dầm BTCT chữ I

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÙI QUANG HUY
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ K63- 63DCCD09
HỆ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CẦU

NĂM 2015


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

PHẦN I:

THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG I:
SỐ LIỆU THIẾT KẾ VÀ ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG
1.1.Các số liệu thiết kế :

42504
21000

21000

-Phần cầu:
Cầu xây dựng vĩnh cửu.
Tải trọng thiết kế: HL93 + Tải trọng người đi bộ: 3.10-3 MPa;

Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05.
Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-2005.
Độ dốc dọc cầu: Độ dốc dọc lớn nhất 0%.
Độ dốc ngang cầu: Dốc ngang hai mái 2%.
- Điều kiện địa chất lòng sông có dạng:
Lớp 1: Sét màu xám nâu ,dẻo cứng (1.2m)
Lớp 2: Sét pha xám nâu, dẻo mềm (5.0m)
Lớp 3:Bùn sét pha lẫn hữu cơ (6.0m)
2
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT
Lớp 4: Sét pha xám xanh, dẻo chảy (4.0m)
Lớp 5: Sét pha xám xanh, dẻo mềm (6.0m)

Lớp 6: Đá phiến sét màu xám xanh, phong hóa mạnh (4.0m)
Lớp 7: Đá phiến sét xám xanh, phong hóa vừa (2.0m)
Lớp 8: Đá phiến sét xám xanh, nứt nẻ ít đến vừa (5.0m)
-Số liệu thủy văn:
Lưu lượng thiết kế : Q(1%) = 320m3/s
Sông có thông thuyền, cấp đường sông : cấp VI
MNTT : 2,5m
Mực nước thiết kế: H(1%) = 7,32 m
Khẩu độ thoát nước : L0 =40 m
Vận tốc dòng chảy V(1%) = 1,051m/s

-Khổ cầu : K= 7+2.1,5 m
1.2.Tiêu chuẩn thiết kế kỹ thuật:
Trong đồ án này, em áp dụng các tiêu chuẩn hiện hành khi thiết kế cầu là 22TCN27205 và thiết kế đường ô tô là TCVN 4054-2005.
1.3.Đề xuất các phương pháp thiết kế :
*Các giải pháp kết cấu:
Nguyên tắc chung:
- Đảm bảo mọi chỉ tiêu kỹ thuật đã được duyệt.
- Kết cấu phải phù hợp với khả năng và thiết bị của các đơn vị thi công.
- Ưu tiên sử dụng các công nghệ mới tiên tiến nhằm tăng chất lượng công trình,
tăng tính thẩm mỹ.
- Quá trình khai thác an toàn và thuận tiện và kinh tế.
*Giải pháp kết cấu công trình:
-Kết cấu thượng bộ:
+Dựa vào các căn cứ cơ bản sau dây để lựa chọn các giải pháp kết cấu nhịp:
+Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế cầu đã cho.
+Căn cứ vào ưu nhược điểm của các loại cầu.
+Căn cứ vào khả năng thi công lao lắp.
-Kết cấu hạ bộ:
Nhìn chung với điều kiện địa chất như vậy, việc thi công cọc đóng là khả thi nhất.
Mặt khác cọc đóng BTCT lại có giá thành thấp. Vì địa chất lớp dưới cùng là lớp đá
có khả năng chịu tải lớn nên việc sử dụng các loại móng khác là không phù hợp.
Móng cọc được dùng ở đây là loại cọc ma sát + chống.
+Kết cấu mố: chọn loại mố chữ U cải tiến tùy theo chiều cao mố, chiều dài nhịp.
*Đề xuất các phương án sơ bộ:
Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án như sau:
*Phương án I:
Loại cầu : Cầu dầm giản đơn BTCT ƯST dầm chữ I lắp ghép.
3
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

Chọn chiều dài nhịp gồm: 2 nhịp 21 m bằng BTCT ƯST, mỗi nhịp có 5 dầm chủ,
khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,2 m.
-Kết cấu mố trụ:
+Mố cầu: sử dụng mố chữ U cải tiến.
+Trụ cầu: sử dụng trụ thân hẹp. Trụ 4500x1500mm
-Các lớp mặt cầu gồm có:
+Lớp Bê tông nhựa dày 75mm
+Bản mặt cầu BTCT dày 200mm
+Tấm đan dày 8mm
-Móng: Móng cọc khoan nhồi. Đường kính cọc 1(m)
*Phương án II:
Loại cầu : Cầu dầm giản đơn BTCT ƯST dầm chữ I lắp ghép.
*Kết cấu mố trụ:
+Mố cầu: sử dụng mố chữ U cải tiến.
+Trụ cầu: sử dụng trụ thân cột gồm 2 cột,đường kính 1500mm
*Các lớp mặt cầu gồm có:
+Lớp Bê tông nhựa dày 75mm
+Bản mặt cầu BTCT dày 200mm
+Tấm đan dày 8mm
-Móng: Móng cọc khoan nhồi. Đường kính cọc 1(m)

4
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

CHƯƠNG II
PHƯƠNG ÁN I:
CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CĂNG
TRƯỚC DẦM CHỮ I
(2 NHỊP 21m)
2.1.Tính toán sơ bộ khối lượng:
Dung trọng của bêtông ximăng là 2,5 T/m3
Dung trọng của bêtông nhựa là 2,25 T/m3
Dung trọng của cốt thép là 7,85 T/m3
2.1.1.Dầm chủ:
900

9600
B

A

B

1240

A

15012080
250 200

440

200

250 200

200

440

15012080

850
650

Hình 2.1Cấu tạo dầm chủ
*Cấu tạo dầm:

5
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

1500

11000
7000

100

400

Hình 2.2 Mặt cắt ngang cầu

Bmc =7 + 2.1,5 + 2.0,1+2.0,4 = 11 (m)
Chọn số lượng dầm chủ là:n = 6 dầm.
Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ:
S = Bmc /n =1,833m
Ta chọn khoảng cách giữa các dầm là: S = 1,84 m
Khoảng cách từ dầm chủ ngoài cùng đến cánh hẫng Sk = 0,9m
Ta chọn chiều cao của dầm là 1,24 m :
Có diện tích dầm Ad = 0,56825(m2)
*Tính khối lượng dầm chủ:
Thể tích một dầm I chưa kể đoạn vút đầu dầm : V1g =[0,56825.(21-2.2)] =9,66025(m3)
Tính toán đoạn vút đầu dầm:
Chiều dài đoạn vút nguyên : Lvn = 1(m)
Diện tích đoạn vút nguyên một bên dầm : Avn = 1,0036(m²)
Thể tích đoạn vút nguyên một dầm : Vvn= Avn.Lvn = (1.1,0036).2 =2,0072(m3)
Chiều dài đoạn vút xiên dầm : Lvxd = 1(m)
Diện tích đoạn vút xiên một bên dầm : Avx = 0,81195(m²)

Thể tích đoạn vút xiên : Vvxd =
.1.2=
Thể tích toàn bộ một dầm I là:
V1d =9,66025+2,0072+1,6239= 13,29135(m3)
Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : G1d =13,29135.2,5 = 33,23(T)
2.1.2.Dầm ngang:
* Dầm ngang giữa :

.1.2=1,6239(m3)

6
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

890

1320

1000

1200
Hình 2.3:Cấu tạo dầm ngang giữa nhịp
Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : Adnd = 2,039 m2
Thể tích một dầm: V1dng = 0,2.2,039= 0,408 m3

Khối lượng một dầm: G1dng=0,408.2,5=1,02(T)
* Dầm ngang tại hai đầu nhịp:

1320

1000

1200
Hình 2.4:Cấu tạo dầm ngang đầu nhịp
Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : Adnd = 1,559(m2)
Thể tích một dầm ngang: V1dnd = 0,2.1,559= 0,312(m3)
Khối lượng một dầm: G1dnd=0,312.2,5=0,78(T)
Khối lượng dầm ngang trong một nhịp:
Gdn = 2.5.G1dnd +1.5.G1dng = 2.5.0,78+1.5. 1,02=12,900 (T)
2.1.3.Bản kê:

Hình 2.5.Cấu tạo bản kê
Thể tích của 1 bản kê: Vb= 0,08.1,45.21 = 2,436 (m³)
Khối lượng của 1 bản kê : Gbk=2,436.2,5=6,09 (T)
7
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

80

200

2.1.4.Bản mặt cầu:
B1: bề rộng phần xe chạy:B1= 7(m)
B2: bề rộng phần người đi bộ:B3= 1,5(m)
Tổng bề rộng cầu:B=B1+2B2 +2.0,1+2.0,4= 11(m)

9050

875 100

100 875

Hình 2.6.Cấu tạo bản mặt cầu
*Vùng trong:
Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm.
ở đây ta chọn 200 mm (chiều dày lớp chịu lực).
Thể tích của bản mặt cầu ở vùng trong là: Vvt =0,2.9,05.21 = 38,01 (m3)
Khối lượng bản mặt cầu ở vùng trong: Gvt = Vvt .2,5= 38,01.2,5 =95,025 (T )
* Vùng bản hẫng :
Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu vùng này không được nhỏ hơn 200 mm.
Trong đồ án này ta chọn chiều dày 200 mm.
Thể tích của bản mặt cầu ở vùng hẫng là:
Vvh =2.0,238.21 = 9,996 (m3)
Khối lượng bản mặt cầu ở vùng hững : Gvh = Vvh .2,5= 9,996.2,5 = 24,99 (T )
Tổng khối lượng bản mặt cầu: : Gbmc = Gvh + Gvt = 24,99 +95,025 = 120,015 (T )
2.1.5.Lớp phủ mặt cầu:
+ lớp bêtông nhựa dày 75mm
Để tạo độ dốc dọc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hành bằng việc

cho chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ chênh ngay
trên bản mặt cầu.
Thể tích của lớp BT nhựa Vbtn= 0.59444.21=12,48324 (m3)
Khối lượng lớp BT nhựa Gbtn=Vbtn.2,25 =12,48324.2,25= 28,08729 (T)
Khối lượng lớp phủ mặt cầu :
Gtd= Gbtn = 28,08729 (T)
Tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu:
DW=28,08729:21=1.33749 (T/m)=13.3749(kN/m)
2.1.6.Lan can ,tay vịn ,đá vỉa:
* Lan can ,tay vịn:
8
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT
400
120

809
1500
280
100

200
80

80

Hình 2.7.Cấu tạo lan can,tay vịn
+Thể tích phần bệ trụ của một nhịp(liên tục ở 2 bên cầu):
Vbt=0,191.2.21=12,606 (m3)
+thể tích phần bệ trụ của một nhịp(liên tục ở 2 bên cầu, các trụ cách nhau 1,5m, tổng
số lượng là 44 trụ):
Vt=0,03369.0,2.44=0,2965 (m3)
Thể tích phần của tay vịn trong 1 nhịp (gồm 4 thanh liên tục ở 2 bên cầu):
Vtv =(3,14.0,06²).21.4=0,059 (m3)
Thể tích của toàn bộ lan can tay vịn trong 1 nhịp:
Vlctv = Vbt+ Vt + Vtv =12,606 +0,2965 +0,059 =12,962 (m3)
Khối lượng của lan can tay vịn trong 1 nhịp:
Glctv = Vlctv.2,5=12,962 .2,5=32,405 (T)

Trọng lượng trên 1m dài của kết cấu lan can,tay vịn :DC2=
.10=7,715(kN/m)
Bảng thống kê khối lượng vật liệu phần kết cấu nhịp của 2 nhịp dài 21(m):
STT
1
2
3
4
5
6

Hạng mục
Số lượng
Tổng khối lượng (T)
Lớp phủ mặt cầu

1
28,08729
Bản mặt cầu
1
120,015
Dầm ngang
3
12,900
Dầm chủ
6
199,38
Bản kê
5
30,45
Lan can ,tay vịn
2
32,45
Tổng cộng
423,282
Tĩnh tải bản thân trên 1m dài của hệ thống dầm chủ ,dầm ngang ,bản kê ,lan can tay
vịn và bản mặt cầu:
DC =395,195/21=18,819(T/m)=188,19(kN/m)
2.1.7.Khối lượng mố:
*Cấu tạo mố: có kích thước như hình vẽ sau:
9
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT

GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

5065

2000

210

5000

1800

100 2000

3265

65

500

Hình2.8 .Cấu tạo mố cầu
*Thể tích các bộ phận của mố:
Tường cánh:
V1 = 18,86.0,5.2 = 18,86 (m3)
Thân mố:
V2 = 18,0924.11= 199,016(m3)
Đá tảng(6viên) : V3=0,15.0,6.0,65.6 =0,351(m3)
Tổng thể tích mố: Vm= ΣV =18,86 +199,016+ 0,351=218,227 (m3)

Khối lượng tổng cộng mố:Gm = 218,227.2,5=545,569(T)
*Thể tích trụ:

10
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

1840

MNCN+7.32

150 1400 150

700 500 1400
1900

5800

5800

5800
7200

10100
5800

1400 500 700
1900

900

700 200

280
900

1500
400 400

1400

1840

CÑÑT+8.00

150

1840

200 1300 200

200

800
500

150

1840

5300
800
500

800
500

150

1840

150

150

280
900

800
500

150

5300
800
500

800
500

500

900

700 200

200

500 900

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

MNTT+2.5

10000

2300 500

-2.8

1000

100

4000

1000

2000

500

6000
1400

200

100

1800

200

1000

200
100 1500

4000

200

4000
200

2000

1000

500

CÑÑB-0.8

1500

900 500

100

7200

500

500 900

Thể tích bệ đỡ dầm: V4=14,68.1,7=24,955 (m3)
Thể tích thân trụ: V5=33,64.1,4+3,14.0,72.5,8=56,02 (m3)
Thể tích phần bệ: V6=2.10.6-2.(0,5.0,5.0,5.6)-2.(0,5.0,5.0,5.10)=116 (m3)
Tổng thể tích trụ: Vt=24,955+56,02+116=196,975 (m3)
Khối lượng tổng cộng trụ: Gt=196,975.2,5=492,438 (T)

Bảng thống kê khối lượng mố:
TT

Tên mố, trụ

H(m)

Mố trái
1
7,065
Trụ
2
8,4
Mố phải
3
7,065
2.2. Tính toán số lượng và bố trí cọc trong mố:

Thể tích
trụ (m3)

Tổng khối lượng
(T)

218,227
196,975
218,227

545,569
492,438
545,569

11
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

2.2.1.Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ:
* Áp lực tác dụng lên mố:
Ở đây hai mố và trụ có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ tính
cho một mố còn trụ kia tương tự.
Các tải trọng tác dụng lên mố:
Rap = Rbt+Rht + Rkcn
Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của mố.
Rbt = 1,25.(Gmc)=1,25. (545,569)= 681,961T = 6819,61 (kN)
Rht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố.
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 , bản kê ,lan can tay vịn ,bản
mặt cầu : DC = 188,19 (kN/m)
DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu :DW = 13,3749kN/m
Suy ra: Rkcn = (1,25. 188,19.21+ 1,5. 13,3749.21) = 5361,297( kN)
Rht =

.n.m. .[(1+IM) ΣPiyi + 9,3Σω]+

.

(2T)PL


,
: hệ số vượt tải
,
= 1,75.
(1+ IM): hệ số xung kích; (1+IM) =1,25
 n : số làn xe; n = 2

=1 hệ số điều chỉnh tải trọng m
 Pi : tải trọng trục bánh xe.(HL93)
 yi : tung độ đường ảnh hưởng tương ứng .
 Σω: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ).
 q1= 9,3 KN/m: Tải trọng làn thiết kế.
 Xét xe tải thiết kế ( xe 3 trục):

12
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

Hình 2.9.Đường ảnh hưởng phản lực gối A của xe 3 trục
Ta có

ΣPiyi=(1.145+0,795.145+0,59.35)=280,925 (kN)

 Xét xe tandem:

Hình 2.10.Đường ảnh hưởng phản lực gối A của xe tandem
Ta có

ΣPiyi=(1.110+0,943.110)=213,73 (kN)

Ta chọn Max(ΣPiyi)= 280,925 (kN) để tính toán:

Rht=1,75.2.1.1.[(1+0,25). 280,925 + 9,3. .21]+ 1,75.2.1,5.3. .21=1736,1968 (kN).
Như vậy, ta chọn xe tải thiết kế để tính toán.
Ta có : Rap = 7102,3 +5361,297+1736,1968 = 14199,794(kN)
* Áp lực tác dụng lên trụ:
13
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

Các tải trọng tác dụng lên trụ:
Rap = Rbt+Rht + Rkcn
Trong đó :
Trọng lượng bản thân trụ:
Rbt =1,25.Gtc =1,25. 196,975=246,219 T =2462,19 KN
Rht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố.
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 , bản kê ,lan can tay vịn ,bản
mặt cầu : DC = 188,19 (kN/m)
DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu :DW = 13,3749kN/m
Suy ra: Rkcn = (1,25. 188,19.21+ 1,5. 13,3749.21) =5361,297 ( kN)
Rht =

.n.m. .[(1+IM) ΣPiyi + 9,3Σω]+

.

(2T)PL


,
: hệ số vượt tải
,
= 1,75.
(1+ IM): hệ số xung kích; (1+IM) =1,25
 n : số làn xe; n = 2

=1 hệ số điều chỉnh tải trọng m
 Pi : tải trọng trục bánh xe.(HL93)
 yi : tung độ đường ảnh hưởng tương ứng .
 Σω: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ).
 q1= 9,3 KN/m: Tải trọng làn thiết kế.
 Xét xe tải thiết kế ( xe 3 trục):

14

SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

Hình 2.9.Đường ảnh hưởng phản lực gối A của xe 3 trục
Ta có

ΣPiyi=(1.145+0,795.145+0,795.35)=288,1 (kN)
 Xét xe tandem:

Hình 2.10.Đường ảnh hưởng phản lực gối A của xe tandem
Ta có

ΣPiyi=(0,97.110+0,97.110)=213,4 (kN)

Ta chọn Max(ΣPiyi)= 288,1 (kN) để tính toán:

15
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

Rht=1,75.2.1.1.[(1+0,25). 288,1 + 9,3. .21]+ 1,75.2.1,5.3. .21=1767,5875 (kN).
Như vậy, ta chọn xe tải thiết kế để tính toán.
Ta có : Rap = 2885,625 +5361,297+1767,5875 =10014,51(kN)

2.2.2.Tính toán số lượng cọc và bố trí cọc:
2.2.2.1.Tính toán sức chịu tải của cọc:
Chọn cọc khoan nhồi đường kinh 1(m.)
Dự kiến chiều dài cọc là: 20 m
Sức chịu tải dọc trục được chia làm hai loại:
 Sức chịu tải theo vật liệu (Pvl)
Sức chịu tải theo vật liệu được đánh giá thông qua sức chịu tải theo vật liệu cực hạn
(Pvl) được tính toán dựa trên cường độ cực hạn của vật liệu.
 Sức chịu tải theo đất nền (Pdn)
Sức chịu tải theo đất nền: tải trọng của công trình truyền xuống cọc và được truyền
vào nền đất thông qua một hoặc hai hoặc cả hai phần sau đây:
• Sức kháng bên (Pfi): là phản lực của đất xung quanh cọc với diện tích xung
quanh tiết diện coc.
• Sức kháng mũi (Pp) : là phản lực của đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc.
Sức chịu tải cực hạn của cọc là giá trị nhỏ nhất của sức chịu tải theo vật liệu và sức
chịu tải theo đất nền: Pu = min {Pvl;Pdn}
*Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
Pn= 0,85[Rbt.(Fc-Fct) + Rct.Fct];
Trong đó:
 Rbt: Cường độ chiụ nén của BT cọc ; Rbt =3kN/cm2 .
 Fc: Diện tích mặt cắt ngang cọc ; Fc =7853,98 cm2.
 Fct: Diện tích cốt thép chịu lực ; dùng 25Φ25 : Fct = 122,7185 cm2.
 Rct: Giới hạn chảy của cốt thép chủ ; Rct = 42 kN/cm2 .
Thay vào ta được:

Pn= 0,85.[3.( 7853,98 -122,7185)+42. 122,7185]=24095,76728kN
*Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Giả sử sức chịu tải của cọc theo đất nền:
+với chiều dài cọc 20m là Pdn=6000 kN
3.1.Tính toán số lượng cọc và bố trí trong mố:
* Tính toán số lượng cọc và bố trí trong mố:
Giả sử dùng cọc khoan nhồi đường kính 1m ,chiều dài cọc là 20m
16
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT
Sức chịu tải của cọc theo đất nền là : Pđn =6000(kN)
Công thức tính toán:

Trong đó:
n - Số lượng cọc tính toán
β - Hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng , β = 1,5
AP - Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng (kN) (AP= Rap)

6100
3600

Mố/Trụ
Rap (kN)
Ptt(kN)

β
ntt
nch
14199,794
Mố trái
6000
1,5
3,55
6
10014,51
Trụ
6000
1,5
2,5
6
14199,794
Mố phải
6000
1,5
3,55
6
*Bố trí cọc trong mố:
Bố trí cọc trong mố trái và mố phải: dùng 6 cọc khoan nhồi đường kính 1m có chiều
dài L=20 m, bố trí 2 hàng như hình vẽ sau:

4950x2
11780
11979
PHƯƠNG ÁN 2:
CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CĂNG

TRƯỚC DẦM CHỮ I
(2 NHỊP 21m)
2.1.Tính toán sơ bộ khối lượng:
Dung trọng của bêtông ximăng là 2,5 T/m3
Dung trọng của bêtông nhựa là 2,25 T/m3
Dung trọng của cốt thép là 7,85 T/m3
2.1.1.Dầm chủ:
17
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

A

B

A

B

15012080

440

200

440

15012080

850
650

250 200

250 200

200

Hình 2.1Cấu tạo dầm chủ
*Cấu tạo dầm:

11500

2%

1350

2%

2200

2%

2%

2200

2200

2200

1350

Hình 2.2 Mặt cắt ngang cầu
18
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

Bmc =7 + 2.1,5 + 2.0,1+2.0,65 = 11,5 (m)
Chọn số lượng dầm chủ là:n = 5 dầm.
Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ:
S = Bmc /n =2,3m
Ta chọn khoảng cách giữa các dầm là: S = 2,2 m
Khoảng cách từ dầm chủ ngoài cùng đến cánh hẫng Sk = 1,35m
Ta chọn chiều cao của dầm là 1,24 m :
Có diện tích dầm Ad = 0,56825(m2)
*Tính khối lượng dầm chủ:
Thể tích một dầm I chưa kể đoạn vút đầu dầm : V1g =[0,56825.(21-2.2)] =9,66025(m3)

Tính toán đoạn vút đầu dầm:
Chiều dài đoạn vút nguyên : Lvn = 1(m)
Diện tích đoạn vút nguyên một bên dầm : Avn = 1,0036(m²)
Thể tích đoạn vút nguyên một dầm : Vvn= Avn.Lvn = (1.1,0036).2 =2,0072(m3)
Chiều dài đoạn vút xiên dầm : Lvxd = 1(m)
Diện tích đoạn vút xiên một bên dầm : Avx = 0,81195(m²)

Thể tích đoạn vút xiên : Vvxd =
.1.2=
Thể tích toàn bộ một dầm I là:
V1d =9,66025+2,0072+1,6239= 13,29135(m3)
Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : G1d =13,29135.2,5 = 33,23(T)
2.1.2.Dầm ngang:
* Dầm ngang giữa :

.1.2=1,6239(m3)

850

1270

1400

1600

19
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT

GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

Hình 2.3:Cấu tạo dầm ngang giữa nhịp
Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : Adnd = 2,398 m2
Thể tích một dầm: V1dng = 0,2.2,398= 0,4796 m3
Khối lượng một dầm: G1dng=0,4796.2,5=1,199(T)
* Dầm ngang tại hai đầu nhịp:

1117

1270

1400

1600
Hình 2.4:Cấu tạo dầm ngang đầu nhịp
Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : Adnd = 2,004666(m2)
Thể tích một dầm ngang: V1dnd = 0,2.2,004666= 0,400933(m3)
Khối lượng một dầm: G1dnd=0,400933.2,5=1,002333(T)
Khối lượng dầm ngang trong một nhịp:
Gdn = 2.5.G1dnd +1.5.G1dng = 2.5.1,002333+1.5. 1,199=16,01833 (T)
2.1.3.Bản kê:

Hình 2.5.Cấu tạo bản kê
Thể tích của 1 bản kê: Vb= 0,08.1,45.21 = 2,436 (m³)
Khối lượng của 1 bản kê : Gbk=2,436.2,5=6,09 (T)
2.1.4.Bản mặt cầu:

B1: bề rộng phần xe chạy:B1= 7(m)
B2: bề rộng phần người đi bộ:B3= 1,5(m)
Tổng bề rộng cầu:B=B1+2B2 +2.0,1+2.0,65= 11,5(m)
20
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

875

100

80

200

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

9050

100

Hình 2.6.Cấu tạo bản mặt cầu
*Vùng trong:
Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm.
ở đây ta chọn 200 mm (chiều dày lớp chịu lực).
Thể tích của bản mặt cầu ở vùng trong là: Vvt =0,2.9,05.21 = 38,01 (m3)

Khối lượng bản mặt cầu ở vùng trong: Gvt = Vvt .2,5= 38,01.2,5 =95,025 (T )
* Vùng bản hẫng :
Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu vùng này không được nhỏ hơn 200 mm.
Trong đồ án này ta chọn chiều dày 200 mm.
Thể tích của bản mặt cầu ở vùng hẫng là:
Vvh =2.0,238.21 = 9,996 (m3)
Khối lượng bản mặt cầu ở vùng hững : Gvh = Vvh .2,5= 9,996.2,5 = 24,99 (T )
Tổng khối lượng bản mặt cầu: : Gbmc = Gvh + Gvt = 24,99 +95,025 = 120,015 (T )
2.1.5.Lớp phủ mặt cầu:
+ lớp bêtông nhựa dày 75mm
Để tạo độ dốc dọc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hành bằng việc
cho chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ chênh ngay
trên bản mặt cầu.
Thể tích của lớp BT nhựa Vbtn= 0.59444.21=12,48324 (m3)
Khối lượng lớp BT nhựa Gbtn=Vbtn.2,25 =12,48324.2,25= 28,08729 (T)
Khối lượng lớp phủ mặt cầu :
Gtd= Gbtn = 28,08729 (T)
Tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu:
DW=28,08729:21=1.33749 (T/m)=13.3749(kN/m)
2.1.6.Lan can ,tay vịn ,đá vỉa:
* Lan can ,tay vịn:

21
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT

875

GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT
400
120

809
1500
280
100

200
80

80

Hình 2.7.Cấu tạo lan can,tay vịn
+Thể tích phần bệ trụ của một nhịp(liên tục ở 2 bên cầu):
Vbt=0,191.2.21=12,606 (m3)
+thể tích phần bệ trụ của một nhịp(liên tục ở 2 bên cầu, các trụ cách nhau 1,5m, tổng
số lượng là 44 trụ):
Vt=0,03369.0,2.44=0,2965 (m3)
Thể tích phần của tay vịn trong 1 nhịp (gồm 4 thanh liên tục ở 2 bên cầu):
Vtv =(3,14.0,06²).33.4=1,492 (m3)
Thể tích của toàn bộ lan can tay vịn trong 1 nhịp:
Vlctv = Vbt+ Vt + Vtv =12,606 +0,2965 +1,492 =14,395 (m3)
Khối lượng của lan can tay vịn trong 1 nhịp:
Glctv = Vlctv.2,5=14,395 .2,5=35,987 (T)

Trọng lượng trên 1m dài của kết cấu lan can,tay vịn :DC2=

.10=5,292(kN/m)
Bảng thống kê khối lượng vật liệu phần kết cấu nhịp của 1 nhịp dài 33(m):
STT
1
2
3
4
5
6

Hạng mục
Số lượng
Tổng khối lượng (T)
Lớp phủ mặt cầu
1
28,08729
Bản mặt cầu
1
120,015
Dầm ngang
3
16,01833
Dầm chủ
5
166,15
Bản kê
4
24,36
Lan can ,tay vịn
2

35,987
Tổng cộng
390,6176
Tĩnh tải bản thân trên 1m dài của hệ thống dầm chủ ,dầm ngang ,bản kê ,lan can tay
vịn và bản mặt cầu:
DC =362,53/21=17,26(T/m)=172,6(kN/m)
2.1.7.Khối lượng mố:
*Cấu tạo mố: có kích thước như hình vẽ sau:
22
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

5065

2000

210

5000

1800

100 2000

3265

65

500

Hình2.8 .Cấu tạo mố cầu
*Thể tích các bộ phận của mố:
Tường cánh:
V1 = 18,86.0,5.2 = 18,86 (m3)
Thân mố:
V2 = 18,0924.11,5= 208,0626(m3)
Đá tảng(6viên) : V3=0,15.0,6.0,65.6 =0,351(m3)
Tổng thể tích mố: Vm= ΣV =18,86 +208,0626+ 0,351=227,2736 (m3)
Khối lượng tổng cộng mố:Gm = 227,2736.2,5=568,184(T)
*Thể tích trụ:

23
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT
11500
8800

1900

A

1300

700600

B

B

4500

1500 750

250
1500

750 1500

C

C

250
1500

A

Thể tích bệ đỡ dầm: V4=14,494999.1,9=27,54 (m3)

Thể tích thân trụ: V5=8,4.2.1,5=25,2 (m3)
Thể tích phần bệ: V6=13,5.2=27 (m3)
Tổng thể tích trụ: Vt=27,54+37,8+27=79,74 (m3)
Khối lượng tổng cộng trụ: Gt=79,74.2,5=199,35 (T)

Bảng thống kê khối lượng mố:
TT

Tên mố, trụ

H(m)

Mố trái
1
7,065
Trụ
2
8,4
Mố phải
3
7,065
2.2. Tính toán số lượng và bố trí cọc trong mố:
2.2.1.Tính toán áp lực tác dụng lên mố:
* Áp lực tác dụng lên mố:

Thể tích
trụ (m3)

Tổng khối lượng
(T)

227,2736
79,74
227,2736

568,184
199,35
568,184

24
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT


GVHD: TS. Lê Văn Mạnh

Đồ án môn học: TK cầu BTCT

Ở đây hai mố và trụ có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ tính
cho một mố còn trụ kia tương tự.
Các tải trọng tác dụng lên mố:
Rap = Rbt+Rht + Rkcn
Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của mố.
Rbt = 1,25.(Gmc)=1,25. (568,184)= 710,23T = 7102,3 (kN)
Rht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố.
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 , bản kê ,lan can tay vịn ,bản

mặt cầu : DC = 172,6 (kN/m)
DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu :DW = 13,3749kN/m
Suy ra: Rkcn = (1,25. 172,6.21+ 1,5. 13,3749.21) = 4952,05935( kN)
Rht =

.n.m. .[(1+IM) ΣPiyi + 9,3Σω]+

.

(2T)PL


,
: hệ số vượt tải
,
= 1,75.
(1+ IM): hệ số xung kích; (1+IM) =1,25
 n : số làn xe; n = 2

=1 hệ số điều chỉnh tải trọng m
 Pi : tải trọng trục bánh xe.(HL93)
 yi : tung độ đường ảnh hưởng tương ứng .
 Σω: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ).
 q1= 9,3 KN/m: Tải trọng làn thiết kế.
 Xét xe tải thiết kế ( xe 3 trục):

25
SVTH: Bùi Quang Huy

Đại h ọc Công Ngh ệ GTVT