thuyết minh cầu BTCT T

PHẠM QUANG KHẢI
LỚP 65DLCD21

1
1


CHƯƠNG 1 :KHÁI QUÁT CHUNG
1.1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU:
1.1.1. Giao thông:
Quốc lộ 15 đoạn từ Km0+0.0 -:- Km109+0.0 bắt đầu từ Ngã ba Tòng Đậu (điểm giao
với QL6) thuộc huyện Mai Châu, tỉnh Hoà Bình. Tuyến đi qua địa phận huyện Mai Châu
(tỉnh Hoà Bình), huyện Quan Hoá, huyện Bá Thước, huyện Lang Chánh, huyện Ngọc
Lặc (tỉnh Thanh Hoá) kết nối với đường Hồ Chí Minh tại thị trấn Ngọc Lặc. Đây là tuyến
đường giao thông huyết mạch quan trọng nối liền các huyện phía Tây của hai tỉnh Hoà
Bình và Thanh Hoá. Đồng thời, tuyến đường nối liền với đường Hồ Chí Minh đã hoàn
thành giai đoạn 1 và kết nối với Quốc lộ 6 đi các tỉnh vùng Tây Bắc của Tổ quốc và
thông qua Quốc lộ 43 đi cửa khẩu Pa Háng sang nước bạn Lào
Khi yêu cầu giao thông ngày càng tăng thì mật độ xe chạy qua cầu ngày càng nhiều
nhằm phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội của các địa phương và an ninh quốc phòng
khi cần thiết.
1.1.2. Quy hoạch đô thị và phát triển kinh tế khu vực:
Cùng với tốc độ phát triển kinh tế của cả nước, kinh tế của các địa phương trong tỉnh
Thanh Hóa và các địa phương lân cận, khi chưa có cầu mới thì việc giao lưu hàng hoá và
đi lại của các địa phương gặp rất nhiều khó khăn. Nên việc xây dựng cầu mới sẽ cải thiện
cơ sở hạ tầng và mở ra hướng phát triển của các địa phương đó.
1.1.3. Hiện trạng khu vực:
Hiện nay quốc lộ 15 đang có phà vượt sông, đây chỉ là phương tiện có tính chất tạm
thời, do vậy khi có bão lũ lớn xảy ra thường gây ách tắc giao thông và dễ xảy ra tai nạn.
1.1.4. Sự cần thiết phải xây dựng cầu:
Ngoài ý nghĩa mở thông 1 cửa ngõ của địa phương, tạo điều kiện đẩy nhanh quá trình

đô thị hoá khu vực, còn góp phần nâng cao chất lượng cảnh quan đô thị, giảm thiểu tác
động môi trường.
Đối với cả khu vực nghiên cứu thì việc xây dựng cầu có ý nghĩa to lớn trên nhiều
phương diện: về an ninh quốc phòng, về kinh tế, về mặt chính trị xã hội.

PHẠM QUANG KHẢI
LỚP 65DLCD21

2
2


1.2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN:
1.2.1. Vị trí công trình:
* Vị trí tiểu dự án 2:
Tiểu dự án 2 : Km20+0.00 - Km43+595.45 thuộc địa phận huyện Quan Hoá tỉnh
Thanh Hoá với tổng chiều dài đoạn tuyến là 23.60Km.
+ Điểm đầu : Km20+0.00, thuộc xã Phú Thanh - huyện Quan Hoá.
+ Điểm cuối : Km43+595.45, thuộc xã Hồi Xuân - huyện Quan Hoá.
* Vị trí đoạn Km29+0.00-:-Km35+0.00:
+ Điểm đầu : Km29+0.00, thuộc địa phận xã Phú Xuân - huyện Quan Hoá
+ Điểm cuối : Km35+0.00, thuộc địa phận xã Thanh Xuân - huyện Quan Hoá.
Đoạn từ Km29+0.00-:-Km35+0.00 có tổng chiều dài đoạn tuyến là : 6.0Km (gồm cả
phạm vi 3 cầu : Suối Pan, Thu Đông và Suối Éo).
+Cầu Thu Đông : Km31+246.83 bắc qua suối Thu Đông thuộc địa phận huyện Quan Hoá
+ Tỉnh Thanh Hoá.
1.2.2. Điều kiện tự nhiên
1.2.2.1. Địa hình khu vực cầu :
Cầu Thu Đông bắc qua suối Thu Đông tại Km31+340.41 là một khe suối nằm kẹp giữa
2 dãy núi, bắc từ sườn núi này sang sườn đồi bên kia, nằm trên đường thẳng tiếp giáp

đường cong cuối cầu là đường cong tròn có bán kính R=125.0m, đoạn vốt nối siêu cao
Ln=81.150m, siêu cao i=4.0%, mở rộng W=0.9m. Suối có độ dốc lớn chảy từ trái qua
phải. Cầu Thu Đông nằm cách đường QL15 cũ chỗ gần nhất khoảng 10.0m về phía
thượng lưu.
`1.2.2.2. Khí hậu khu vực cầu đi qua :
Đoạn tuyến khảo sát nằm trong vùng khí hậu vùng núi mang đặc trưng của vùng khí
hậu nhiệt đới gió mùa,chia thành hai mùa rõ rệt : Mùa mưa kéo dài từ tháng VI đến tháng
X, mùa khô bắt đầu từ tháng XI đến tháng V năm sau.
Sau đây là một số đặc trưng khí hậu (lấy trạm Hồi Xuân) :
a. Nhiệt độ:
Nhiệt độ không khí trung bình tháng năm: 23.2°C
Nhiệt độ không khí tối cao tuyệt đối: 41.7°C
Nhiệt độ không khí tối thấp tuyệt đối: 2.1°C
Bảng 1: Bảng nhiệt độ trung bình tháng
Tháng
Ttb(oC)
3

I
II
III
IV
V
VI
VII VIII IX
X
XI
XII
17.1 18.2 21.1 24.5 26.9 27.6 27.5 27.0 25.9 23.7 20.6 17.7

Tmax(oC) 29.8 32.8 35.4 38.0 38.4 38.0 37.7 37.3 35.6 34.0 31.7 30.2
Tmin(oC) 8.8 10.1 12.4 16.7 19.9 22.1 22.4 22.5 26.4 16.2 12.3 9.0
b. Mưa:
Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm đạt 1784 mm, tháng có lượng mưa lớn nhất là
tháng VII bình quân hàng năm lên tới 341.5 mm, tháng có lượng mưa nhỏ nhất là tháng
XII bình quân là 13.09 mm. Tổng lượng mưa trong mùa mưa đạt chiếm 75% - 85% tổng
lượng mưa cả năm.
Bảng 2: Bảng lượng mưa trung bình tháng
Thán
X
g

I

II

13.2

14.4

III

IV

34.2 91.9

(mm)
c. Độ ẩm:

V
VI
VII VIII IX
X
211. 265. 341. 330. 270. 161.
1

6

5

3

6

XI

XII

38.4 13.1

1

Trong khu vực có độ ẩm tương đối trung bình tháng năm là 85%. Thời kỳ độ ẩm cao
kéo dài từ tháng VI đến tháng VIII. Các tháng có độ ẩm thấp là III, IV,V.
Bảng 3: Bảng độ ẩm trung bình tháng và năm
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII Năm

85

85

85

84

83

85

86

87

84

87

86

85

Độ ẩm
%)

85

1.2.2.3. Đặc điểm thuỷ văn:
a. Đặc điểm thủy văn khu vực :
Toàn bộ khu vực cầu Thu Đông - Km31+340.41 thuộc đoạn Km29+0.00-:Km35+0.00, nằm trong lưu vực sông Mã khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa kéo
dài từ tháng VI đến tháng X và mùa mưa từ tháng XI đến tháng V năm sau
Mưa phân bố đều và và dạng địa hình trên lưu vực sông Mã do đó ảnh hưởng trực tiếp
đến phân bố dòng chảy. Phía thượng lưu và trung lưu ở vị trí khuất gióđối với gió ẩm,
chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió Lào gây ra thời tiết nóng, ít mưa dẫn đến dòng chảy
sông ngòi cũng ít. Mô đun dòng chảy tại đây chỉ đạt từ 10 đến 20l/s/km 2. Từ dưới Hồi
Xuân do mưa được tăng cường nên dòng chảy năm được tăng lên rõ rệt, mô đun dòng

chảy năm đạt tới 35l/s/km2 thuộc loại tương đối nhiều nước trên miền Bắc. Phía tây nam
Hồi Xuân, Cẩm Thạch có thể đạt tới 40l/s/km2 là vùng nhiều nước nhất lưu vực.
Chế độ nước trên sông Mã chia thành hai mùa rõ rệt, mùa lũ bắt đầu từ tháng VI và kết
thúc vào tháng X. Mùa lũ chậm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Lũ lớn nhất ở phía
4


Tây Bắc của lưu vực xuất hiện vào tháng VIII, phần còn lại là tháng IX. Mùa cạn bắt đàu
từ tháng XI và kết thúc vào tháng V, tháng cạn nhất là tháng III.
Dòng chảy lớn nhất trên sông Mã cũng khá ác liệt. Biên độ mực nước lớn nhất năm ở
trung lưu và hạ lưu sông Mã đạt từ 9m đến trên 11m. Thời gian lũ lên tương đối ngắn, đa
số các trận lũ lớn là 2 đến 2.5 ngày. Ba tháng dòng chảy lớn nhất là tháng 7, 8, 9 chiếm
tới 54 đến 55 lượng dòng chảy năm. Trận lũ lịch sử ở hạ lưu sông Mã xuất hiện vào tháng
8/1973 và ở thượng lưu vào tháng 9/1975.
Theo tài liệu điều tra tại khu vực cầu do Công ty CP tư vấn đầu tư XDCT GT1 CIENCO1 điều tra được mực nước lũ tại vị trí tim cầu (mực nước lũ lớn là do nước dềnh
từ sông Mã) như sau : thuỷ văn dùng để tính toán lấy trạm Hồi Xuân : X4% = 266.81mm
-Cao độ mực nước cao nhất

:

Hmax = 43.20 m

-Cao độ H1%

:

H1% = 37.20 m

-Cao độ mực nước thông thuyền

:

Htt = 36.20 m

-Cao độ mực nước thấp nhất

:

Htn = 35.20 m

b. Đặc điểm thuỷ văn khu vực cầu Thu Đông
Thuỷ văn tại cầu Thu Đông sau khi tính toán có kết quả như sau :

Tên cầu

1

Tần suất
Lý trình
tính
toán

Thu
Km31+340.41 P = 1%
Đông

Số liệu thủy văn,thủy lực
QP
F
3

(m
/s)
(Km2)

Mực
nước

Khẩu độ
(m)

HP V P
(m) (m/s)

2.40 82.90 82.26 2.04

82.73

Lo =25

Khu vực xây dựng cầu nằm gần sát sông Mã, nằm trong vùng ngập nước khi thuỷ
điện Hồi Xuân đi vào hoạt động. Vì vậy thuỷ văn của cầu đồng thời chịu ảnh hưởng trực
tiếp của nước dềnh sông Mã và chế độ thuỷ văn của thuỷ điện Hồi Xuân.
1.2.2.4. Đặc điểm địa chất vùng tuyến đi qua :
Qua công tác khoan thăm dò địa chất công trình, công tác thí nghiệm mẫu đất trong
phạm vi và chiều sâu nghiên cứu, địa tầng trong khu vực khảo sát từ trên xuống gồm các
lớp đất đá (công tác khoan thăm dò địa chất được thực khoan 1 lỗ) như sau :
- Lỗ khoan TD2 - Km31+347.
 Lớp 1:Cát pha trạng thái dời dạc dày 5.0m.SPT15
 Lớp 2:Cát dày đặc dày 7m.SPT18
 Lớp 3:Sét pha - sét dày 7m.SPT21

 Lớp 4:Sét mềm dày 4.0m.SPT26
5







Lớp 5:sỏi sạn dày 3m.SPT30
Lớp 6: Đá nửa cứng dày 7m.SPT35
Lớp 7:Đá cứng dày 7m.SPT39
Lớp 8:Đá rất cứng dày 7m.SPT41

Kết luận :
- Nhìn chung điều kiện địa chất công trình tại khu vực cầu Thu Đông khá phức tạp đặc
trưng cho địa chất núi cao.
- Lớp 6,7 là các lớp có khả năng chịu tải nên có thể đặt móng công trình.Nên ta có thể lựa
chọn lớp đất 6,7 làmgiải pháp thiết kế móng công trình.
- Các hiện tượng địa chất động lực công trình nhìn chung ít ảnh hưởng đến công trình.
Tuy nhiên khi thi công cần phải chú ý đến hiện tượng sụt trượt, đá lăn.
- Trong bước TKKT công tác khoan thăm dò địa chất chỉ thể hiện được tại vị trí lỗ khoan
do đó còn hạn chế tại những vị trí cách xa tim hoặc xa vị trí khoan, mặt khác khu vực cầu
có sườn dốc lớn, chiều sâu lỗ khoan nhỏ chưa thể hiện được địa chất dưới mũi cọc. Vì
vậy trong giai đoạn thi công khi khoan lỗ khoan cọc cần lấy mẫu để đối chứng với chiều
dày các lớp đất đá trong hồ sơ thiết kế và khoan xăm thăm dò thêm đủ chiều sâu theo quy
định dưới mũi cọc, nếu có sự khác biệt lớn cần báo lại chủ đầu tư, TVGS và tư vấn thiết
kế biết để cùng nhau giải quyết.
1.2.2.5. Các thông số thuỷ văn cơ bản của dự án thủy điện Hồi Xuân
Tuyến đập chính thuỷ điện Hồi Xuân, tỉnh Thanh Hoá xây dựng trên sông Mã thuộc địa

phận Bản Giá, xã Thanh Xuân, huyện Quan Hoá có các thông số thuỷ văn cơ bản (theo công
văn số : 57 CV/VHX-ĐHDA ngày 05/03/2010 của Công ty CP đầu tư và xây dựng điện Hồi
Xuân VNECO về việc: Các thông số thuỷ văn cơ bản của dự án thuỷ điện Hồi Xuân) như
sau :
1.3. QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU THU ĐÔNG
1.3.1. Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật
Cầu Thu Đông bắc qua suối Thu Đông tại lý trình Km31+340.41 thuộc địa phận xã
Phú Xuân - huyện Quan Hoá - Tỉnh Thanh Hoá gồm 3 nhịp có chiều dài toàn cầu
Ltc=81.150m (tính đến hết phạm vi đuôi mố).
Cầu nằm trên đường thẳng tiếp giáp đường cong cuối cầu là đường cong tròn có bán
kính R=125.0m, đoạn vuốt nối siêu cao Ln=70.0m, siêu cao i=4.0%, mở rộng W=0.9m.
Cầu tạo với dòng chảy một góc 50o .
1.3.1.1. Quy mô.
6


- Cầu xây dựng vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép.
- Tải trọng thiết kế : HL93, người đi 3.10-3 MPa.
- Bán kính đường cong R=125.0m, Ln=70.0m, isc=4.0%, W=0.9m.
- Khổ cầu : cầu Thu Đông thuộc dự án nâng cấp QL15 có quy mô B nền = 9.0m, bề rộng
mặt + lề gia cố = 8.0m, mặt khác do cầu nằm tiếp giáp đường cong có mở rộng W=0.9m
(R=125.0m) vì thế Bcầu nhỏ nhất phải bằng 9.0+0.45 = 9.45m, để phù hợp với việc bố trí
kết cấu nhịp và công tác cải tạo nâng cấp cầu trong tương lai và bố trí cả lề dành cho
người đi bộ, hơn nữa khổ cầu có thể mở rộng hơn khổ đường vì thế TVTK chọn khổ cầu
như sau : BTC = 12 m bao gồm cả phạm vi người đi bộ.
- Sông thông thuyền, có cây trôi
- Cao độ mực nước thiết kế do cầu là sông cấp 5 tra tiêu chuẩn ngành về thiết kế và xây
dựng cầu ta có thể xác định được bề rộng khổ thông thuyền.
- Sông cấp 5 khổ thông thuyền 25m chiều cao thông thuyền 3.5m.
-H1% = 37.20 +1 =38.20 m

- Htn =35.20 +3.5 =38.70 m vậy ta sẽ chọn mực nước có cao độ 38.70 làm mực nước
thiết kế.
- Đường 2 đầu cầu theo tiêu chuẩn chung của cấp đường.
1.3.1.2. Tiêu chuẩn thiết kế.
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05
- Đường ô tô-yêu cầu thiết kế TCVN4054-05
- Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ 22TCN220-95
- Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN237-01
- Các tiêu chuẩn khác theo khung tiêu chuẩn đã được Bộ GTVT phê duyệt
1.3.2 Đảm bảo giao thông trong quá trình thi công cầu:
- Trong quá trình thi công cầu phải có phương án đảm bảo giao thông được thông suốt.
- Việc thi công cầu nên thi công sau khi nền đường thi công đến cao độ đỉnh kết cấu áo
đường và tận dụng làm đường vận chuyển máy móc thiết bị vật tư phục vụ thi công cầu.
Trong hồ sơ thể hiện biện pháp thi công chỉ đạo khi thi công nhà thầu căn cứ vào khả
năng, năng lực của mình để bố trí chơ hợp lý đảm bảo tiến độ, chất lượng, giá thành công
trình.
1.4. CÁC NGYÊN TẮC CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU:
Việc lựa chọn phương án xây dựng cầu dựa trên 3 nguyên tắc cơ bản sau:
- Đảm bảo về mặt kinh tế, đảm bảo rẻ tiền và hoàn vốn nhanh.
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, đủ khả năng chịu lực theo thiết kế đảm bảo ổn định và tuổi
thọ cao.
7


- Đảm bảo về mặt mỹ quan, thẩm mỹ hoà cùng với cảnh quan xung quanh tạo dáng đẹp.
Dựa trên các nguyên tắc đó ta đi vào phân tích những yếu tố cần chú ý:
+ Phương án lập ra phải dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn và sông có thông thuyề
+ Cố gắng sử dụng định hình sẵn có để thi công cơ giới hoá, thuận tiện cho việc thi công
và giảm giá thành, chế tạo theo định hình.
+ Tận dụng vật liệu có sẵn ở địa phương.

+ Áp dụng các điều kiện và phương pháp thi công tiên tiến.

1.5. Nguyên tắc thiết kế
Trước khi bước vào thiết kế các phương án, sinh viên cần trang bị tốt các kiến thức
về nguyên tắc thiết kế và căn cứ vào đó để triển khai các ý tưởng. Cho nên, phần này sinh
viên có thể viết là:: “Trong khi thiết kế, em áp dụng các nguyên tắc sau đây:
- Đảm bảo an toàn cho người và phương tiện tham gia giao thông;
- Đáp ứng các yêu cầu khai thác chủ yếu như; độ bền, dễ kiểm tra, thuận tiện duy
tu, đảm bảo độ cứng, xét đến khả năng mở rộng cầu trong tương lai..
- Kết cấu cầu phù hợp với trình độ và năng lực thi công hiện tại.
- Đảm bảo tính thông thoáng và thẩm mỹ cao.
- Các yếu tố tuyến trên mặt bằng phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật tương ứng
với vận tốc thiết kế.
- Mặt bằng tuyến phù hợp với các quy hoạch hai bên đường và các dự án khác có
liên quan.
- Tuyến phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật và hạn chế tới mức thấp nhất khối
lượng xây dựng và giải phóng mặt bằng. Tuy nhiên, cũng phải đảm bảo an toàn và êm
thuận tới mức tối đa cho người và phương tiện khi tham gia giao thông.
- Phối hợp hài hoà giữa các yếu tố: bình đồ- trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan.
- Hạn chế ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công như độ rung và tiếng
ồn.
- Đảm bảo tính kinh tế.”.

1.6. Chọn vị trí xây dựng cầu
Sau khi đã có số liệu khảo sát, căn cứ vào các nguyên tắc thiết kế, sinh viên cần
lựa chọn vị trí xây dựng cầu. Việc lựa chọn vị trí cầu cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau
đây:
8

Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông trong khu vực, ít tác động đến môi
trường dân sinh và xã hội.
Thuận lợi cho hoạt động giao thông ;
Thoả mãn các tiêu chuẩn về các yếu tố hình học của tuyến và cầu;
Thoả mãn yêu cầu về thuỷ văn thuỷ lực;
Thuận lợi cho thi công và tổ chức thi công;
Có giá thành xây lắp công trình hợp lý.
Đối với những cầu nhỏ (L < 25m) và cầu trung (L = 25 - 100m) vị trí cầu được lựa
chọn phụ thuộc vào vị trí tuyến đường do đó cầu có thể chéo, cong hoặc nằm trên dốc.
Đối với cầu lớn (L > 100m), vị trí tuyến đường phụ thuộc vào vị trí cầu, do đó yêu cầu
người thiết kế phải có tầm nhìn tổng quát về mặt kỹ thuật, quy hoạch và kinh tế khi chọn
vị trí cầu.Vị trí này cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Phù hợp với các yêu cầu chung của mặt bằng tuyến và quy hoạch chung của dự án
và của khu vực,
- Vị trí cầu có thể vuông góc và không vuông góc với dòng chảy(sai lệch trên bình
đồ không quá 10o). Việc lựa chọn này ảnh hưởng đến chiều dài cầu nhằm đảm bảo khẩu
độ thoát nước, tính toán xói lở. Nên đặt ở đoạn sông thẳng để tránh xói lở và đoạn hẹp(thì
cần lưu ý vấn đề xói lở do thắt hẹp dòng chảy).
-Trắc dọc cầu phải đảm bảo sự êm thuận theo toàn tuyến, bố trí đường cong đứng,
cong nằm theo quy định.
- Cầu phải đặt trên đoạn sông có lòng sông ổn định, nơi có nước chảy đều, không có
xoáy, ít bị bồi lắng, nằm cách vị trí giao nhau giữa các sông tối thiểu 1,5 lần chiều dài
nhịp thoát nước của cầu,
- Vị trí giữa của mỗi kết cấu nhịp phải đặt trùng với trục của dòng chảy, trên cơ sở
cần tính đến khả năng biến đổi lòng sông trong quá trình khai thác.
- Phải đảm bảo để các trục dòng chảy của các nhịp song song với nhau(lệch nhau
không quá 10o) và trụ được thiết kế sao cho hướng dòng chảy hướng vào phía giữa nhịp
thoát nước. Không được để trụ cầu hướng dòng chảy làm xói lở mố cầu.
Căn cứ vào các nguyên tắc và yêu cầu trên, em quyết định chọn vị trí xây dựng cầu
theo hướng tuyến điều chỉnh thẳng hơn, phù hợp hơn với quy hoạch tổng thể đã được phê

duyệt mà không xây dựng tại vị trí cầu cũ nữa.
1.7.ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CẦU

9


Việc đề xuất và lựa chọn phương án cầu là một bài toán tổng thể nhiều mặt: kỹ
thuật công nghệ, quy hoạch, môi trường, kinh tế rất phức tạp. Để chọn được phương án
tốt nhất, người ta phải thành lập nhiều phương án, sau đó tính toán cụ thể từng phương án
và đánh giá chung. Các phương án cầu nêu ra phải được thỏa mãn các yêu cầu về kỹ
thuật: phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất thủy văn, đảm bảo độ bền, độ cứng, tuổi
thọ, đồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế: giá thành công trình hạ, thời gian
xây dựng công trình ngắn gắn với các phương án phân chia nhịp và các loại bộ phận kết
cấu cầu khác nhau. Ngoài ra, khi lựa chọn phương án còn cần chú ý đến công nghệ thi
công, điều kiện khai thác duy tu bảo dưỡng, ý nghĩa quốc phòng và yêu cầu mỹ quan của
công trình. Những yêu cầu này, tùy từng nơi, từng lúc có thể trở thành yêu cầu khống
chế.
Trong khuôn khổ đồ án môn học, em đề xuất 2 phương án phân nhịp cầu với 02
dạng kết cấu.

1.7.1 Xác định chiều dài nhịp tính toán
Chiều dài nhịp dầm tính toán là khoảng cách giữa tim hai gối cầu. Tính toán chiều
dài này phục vụ cho công việc xác định nội lực dầm giản đơn ở bước sau. Đối với cầu
dầm liên tục không cần tính toán.

Hình 1: Xác định chiều dài nhịp tính toán; Ln – chiều dài một nhịp cầu; Ld - chiều dài 1
dầm dọc, Ltt – chiều dài nhịp tính toán
Chiều dài tính toán một nhịp của cầu dầm (giản đơn) được tính theo công thức sau:
tt

d

L =L -2a=33 – 2*0,3 =32,4(m)

10


Trong đó:
a- khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối:
Nếu Ld =15-24m thì nên lấy a =0,2 -0,3 m;
Nếu Ld =24-33m thì nên lấy a =0,3 -0,4 m;
Ld – chiều dài toàn dầm;
Ltt – nhịp tính toán của dầm.
Vì Ld =33m nên chọn a =0.3m

1.7.2 Chọn dạng kết cấu nhịp cầu và vật liệu xây dựng cầu
1.7.2.1. Chọn dạng kết cấu nhịp cầu
Căn cứ vào điều kiện địa chất, khí hậu, thủy văn, nhu cầu vận tải, năng lực thi
công, quy hoạch tuyến đường, khả năng cung ứng vật tư địa phương, xu hướng thiết kế
hiện hành và nhiệm vụ thiết kế được giao, ta có thể chọn loại cầu BTCT ứng suất trước,
tiết diện T nhịp giản đơn.

THIẾT KẾ SƠ BỘ
VÀ SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I
CẦU DẦM BTCT DUL NHỊP GIẢN ĐƠN
TIẾT DIỆN SUPER-T CĂNG TRƯỚC
1.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp:
- Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 5 dầm Super T (căng trước)

- Khoảng cách các dầm là 2000 mm
- Chiều dài mỗi dầm 42000 mm
- Số nhịp : 1 nhịp
- Chiều dài cầu 54.1m (tính từ hai đuôi mố)
11


- Chiều cao mỗi dầm là 1600 mm.
- Dầm ngang bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ
- Bản mặt cầu dày 200 mm
- Lớp mui luyện dốc 2% có bề dày trung bình là 100 mm
- Lớp phòng nước dầy 5 mm
- Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông asphalt dày 70 mm
- Thanh và trụ lan can làm bằng thép M270 cấp 250
- Gối cầu sử dụng gối cao su có bản thép
1.2 Mố cầu:
- Mố cầu là mố chữ U bằng bê tông cốt thép
- Móng mố là móng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1 m, có 5 cọc, chiều dài

mỗi cọc dự kiến 25m
1.3 Trụ cầu:
- Trụ cầu là trụ đặc bằng bê tông cốt thép, thân hẹp
- Móng trụ là móng cọc khoan nhồi có đường kính cọc là 1m, 5 cọc, chiều dài dự kiến

mỗi cọc 20 m
1.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng:
- Bê tông : Cường độ bê tông chịu nén mẫu hình trụ tại 28 ngày tuổi sử dụng cho các

kết cấu bê tông cốt thép như sau:

12


Kết cấu

Cường độ fc (MPa)

Lan can lề bộ hành

35

Bản mặt cầu

35

Dầm ngang

35

Dầm super T

50

Trụ và bệ trụ

35

Mố và bệ mố

35

Cọc khoan nhồi

35

Bê tông nghèo và bê tông tạo phẳng

10

- Cốt thép :
+ Thép thường:

Thép có gờ CII, giới hạn chảy 300 MPa
Thép có gờ CIII, giới hạn chảy 420 MPa
+ Cáp dự ứng lực:

Dùng loại tao tự chùng thấp : Dps = 15.2 mm
Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn : fpu = 1860 MPa
Diện tích 1 tao cáp: Aps1 = 143.3 mm2
Modul đàn hồi của cáp: Eps = 197000 MPa
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ:

Kết cấu

Chiều dày tối thiểu lớp bê
tông bảo vệ (mm)

Lan can

50

Lề bộ hành

35

Bản mặt cầu

40

Dầm ngang

50

Dầm super T

50

Trụ cầu và mố cầu

50

Bệ mố và bệ trụ

100

Cọc khoan nhồi

100

MẶT CẮT NGANG CẦU

13


11000
1500

3500

3500

1.5%

1.5%

2%

2%

500

1500

200

1370

500

1600

50

1500

2000

2000

2000

11000

1.7 Thiết kế sơ bộ
1. Chiều dài toàn dầm
2. Khoảng cách đầu dầm đến tim gối
3. Khẩu độ tính toán

L= 42 m
a = 0.35 m

Ltt= L – 2×a = 41.3 m

4. Tải trọng thiết kế
1. Hoạt tải HL93
2. Tải trọng người 3 KPa
1. Mặt xe chạy
2. Lề người đi
3. Lan can

B1= 2×3.5= 7m

B2 = 1.5 m
B3= 0.5 m

4. Tổng bề rộng cầu

B = B1 + 2×B2 + 2×B3 =11 m

5. Dạng kết cấu nhịp

Cầu dầm

6. Dạng mặt cắt

Super T

7. Vật liệu kết cấu

BTCT dự ứng lực

8. Công nghệ chế tạo

Căng trước

9. Cấp bêtông:
1. Dầm chủ
2. Bản mặt cầu

14

fcd' = 50 MPa

fcb' = 35 MPa

2000

1500


1. Tỷ trọng bêtông

γ c = 2500 kg/m 3

fpu = 1860 MPa
2. Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn:

3. Thép thường G60

fy = 420 MPa fu = 620 MPa
,

1. Loại cốt thép DUL tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính Dps =15.2 mm
2. Quy trình thiết kế

22TCN 272 - 05

Kích thước mặt cắt ngang cầu
1. Số lượng dầm chủ

Nb = 5

2. Khoảng cách giữa 2 dầm chủ

S = 2000 mm

3. Lề người đi khác mức với mặt cầu phần xe chạy
4. Bố trí dầm ngang tại các vị trí gối cầu : 2 mặt cắt
5. Số lượng dầm ngang

Nn = (Nb - 1)× 2 = 8
h t = 200 mm

6. Chiều dày trung bình của bản:

h1 = 70 mm

7. Lớp BT atphan:

h 2 = 5 mm

8. Tầng phòng nước

h3 = 100 mm

9. Chiều dày lớp mui luyện trung bình

Bản mặt cầu và lớp phủ
Chiều dày c ác lớp còn lại chọn như sau:
Bản mặt cầu dày

200 mm

Lớp mui luyện dày trung bình

100 mm.

Lớp phòng nước có bề dày

5 mm.

Lớp bêtông nhựa dày

70 mm

Tính toán các thông số sơ bộ :
Dung trọng của bêtông ximăng là 2.5 T/m3 .
Dung trọng của bêtông nhựa là 2.4 T/m3 .
Dung trọng của lớp phòng nước là 1.8 T/m3 .
Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m3 .
+ Tính toán trọng lượng bản mặt cầu.
15


Ta có diện tích bản mặt cầu là : 3.5 m2.
Thể tích bản mặt cầu: 3.5m × 26m = 91m3
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:
91 × 2 = 182 kN
Thể tích cốt thép trong bản bản mặt cầu là:
182/7.85×9.81 = 2.4 m3
Vậy thể tích của bê tông bản mặt cầu là: 91 – 3 = 88 m 3
Trọng lượng bê tông bản mặt cầu:

112.5 × 2.5 × 9.81 = 2759 kN
Vậy trọng lượng bản mặt cầu một nhịp dài 26 m là:

DC BMC = 2759 + 231 = 2990 kN
+ Tính toán trọng lượng các lớp phủ mặt cầu.
Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là :
DW1= h1×γ1×B1= 0.07×2.4×7×9.81= 11.54 KN/m
Trọng lượng lớp phòng nước dày 0.5 cm trên 1m dài là :
DW2= h2×γ2×B1= 0.005×1.8×7×9.81= 0.62 KN/m
Trọng lượng lớp mui luyện dày trung bình 10 cm:
DW3= h3×γ3×B1= 0.1×2.5×7×9.81= 17.2 KN/m
Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài:
DW= 11.54+0.62+17.2= 29.36 KN/m
Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu cho 1 nhịp dài 26 m:
DWCLMC= 29.36×26= 763.36 (KN)
Lan can, lề bộ hành

16


70

CẤU TẠO LỀ BỘ HÀNH

300

VÁT
20x20

VÁT

20x20

1.5%
300

200 100

650

350

1370

720

350

TỶ LỆ : 1-20

1300
250

200

1500

BỐ TRÍ THANH - CỘT LAN CAN
TỶ LỆ : 1-20
10 x 200 = 2000
150

150

200

650

1550

250

100

250

100

150

10 x 200 = 2000



Chọn thanh lan can thép ống:

+

Đường kính ngồi : D =100 (mm)

+

Đường kính trong : d = 90 (mm)



Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm

(

γ s = 0.785×10 −4 N mm 3


Khối lượng riêng thép lan can:



Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250 có fy = 250 MPa

)

Trọng lượng thanh lan can trên 1 m dài
D2 − d 2
gγ×
= s
×π 7.85×= ×
DC
4
Trọng lượng bản thân 1 trụ:
17

0.12 − 0.092
π
0.012= T / m (
4

)


(

)

P ' = γ × Vtlc + Plk = 0.785 × 10 −4 × V1 + V2 + V3 + Plk
V1 : Thể tích tấm thép T1
1
V1 = × ( 160 + 120 ) × 640 × 10 = 896000 mm 3
2
V2 : Thể tích tấm thép T2
V2 = 2 × b × l × h = 2 × 150 × 750 × 10 = 2250000 mm 3
V3 : Thể tích tấm thép T3
V3 = b × l × h = 150 × 180 × 10 = 270000 mm 3
Plk : Trọng lượng ống liên kết
2 × γs ×
Plk =

D2 − d 2
882 − 782
× π × l = 2 × 0.785 × 10 −4 × 3.14 ×
× 120 = 24.55 N
4

4

P ' = γ s × Vtlc + Plk = 0.785 × 10 −4 × ( 896000 + 2250000 + 270000 ) + 24.55
= 292.71 N = 0.293 T

Với diện tích phần bê tông

A b = 0.367 m 2

.

Thể tích tường lan can + lề bộ hành + bó vỉa : VP= 0.367×2×26= 19.1 m3
Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1.5 %
Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vsp= VP ×kp= 19.1×1.5%= 0.3 m3
Khối lượng cốt thép trong lan can là : Gsp= Vsp ×γs= 0.3×7.85= 2.35 T
Thể tích BT trong lan can: Vcp= VP - Vsp = 19.1- 0.3= 18.8 m3
Khối lượng BT trong lan can: Gcp= Vcp ×γc= 18.8×2.5= 47 T
Vậy, khối lượng toàn bộ bê tông cốt thép là: Gp= Gsp +Gcp= 2.35+47= 49.35 T
Các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 9 trụ. Khối lượng phần tay vịn và cột lan can cho
1 nhịp : Gtv= 0.012×26×2×2+0.293×9×2= 6.522 T

18


Dầm ngang

DAÀM NGANG
TYÛ LEÄ : 1-20

600

800

600

1140

800

100100

100

200

100

1020
820

850

Dầm ngang được bố trí tại 2 dầu dầm. Tổng số dầm chính trên 1 nhịp là 5 dầm do đó tại
một đầu dầm có 4 dầm ngang. Vậy có 6 dầm ngang trên 1 nhịp.
Diện tích 1 dầm ngang theo phương ngang cầu là 0.822 m2.
Thể tích tất cả dầm ngang : Gdn= 0.822×0.85×3= 2.1 m3
Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2%
Trọng lượng cốt thép trong 1 dầm ngang : Gsdn= 0.02×7.85×2.1= 0.33 T
Thể tích bê tông dầm ngang : Vcdn= 2.1×98%= 2.06 m3
Trọng lượng toàn bộ dầm ngang là : Gdn= 2.06×2.5+0.33= 5.5 T

Cấu tạo dầm chủ
Đoạn cắt khấc: Lck = 850 mm
Đoạn dầm đặc: Ldac = 1200 mm
1. Mặt cắt ngang dầm tại gối
1130
930

100

810

Mặt cắt ngang dầm tại gối
2.
19

800

700

100

100


3. Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc
1900
930

485
100

30

485

1500

10

1600

Vaùt
100x100

1275

30

1

225

OÁng PVC
Þ32/25

625

650

625

1900

Mặt cắt ngang dầm tại đoạn khấc
Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp
1900
700

600
100

30

600

Vaùt
100x100

1500

695

100

10

281
1

210 50

300

220

625

650

625

1900

Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp
4. Dầm chủ tại đầu dầm
20

1600

245

30


800
1600
800

350

500

1200

Cấu tạo đầu dầm chính
+ Tính toán đặc trưng hình học dầm super-t

BẢNG ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI TỪNG MẶT CẮT
Mặt cắt

0

1

2

3

4

5

A (mm2)

738041

1406727

558439

558439

558439

558439

A' (mm2)

1064471

1733157

884869

884869

884869

884869

+ Tính trọng lượng 1 dầm chủ

Đoạn dầm cắt khấc:
Diện tích tiết diện

A 0 = 738041 mm 2

Trọng lượng đoạn dầm:
V1DC = A g1 × L ck × 2 = 738041 × 850 × 2 = 1254669700 mm 3
Đoạn dầm đặc:

Diện tích tiết diện

A1 = 1406727 mm 2

Trọng lượng đoạn dầm:
V2DC = A g2 × Ldac × 2 = 1406727 × 1200 × 2 = 3376144800 mm 3
Đoạn dầm còn lại:
Diện tích tiết diện
Trọng lượng đoạn dầm:
21

A 2 = 558439 mm 2


V3DC= Ag3×[L-2×(Lck+Ldac)]= 558439×[26000-2×(850+1200)]= 12229814100 mm3
Tĩnh tải dầm chủ coi là tải trọng rải đều suốt chiều dài dầm:
VDC= V1DC+V2DC+V3DC= 1254669700+3376144800+12229814100= 16860628600 mm3 =
16.9 m3
Lượng thép trong dầm chủ chiếm khoảng 0.2 T/m3
Vậy khối lượng thép trong dầm chủ : Gsdc= 0.2×16.9= 3.4 T
Thể tích bê tông dầm chủ : Vcdc= 16.9 – 3.4/7.85= 16.5 m3
Tỷ trọng bêtông dầm chủ

γ c = 2.5 T / m3

Trọng lượng bê tông dầm chủ : Gcdc=2.5×16.5= 41.25 T
BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG CẦU
Đơn giá
STT

Hạng mục công trình

Thành tiền

Đơn vị K.Lượng
(triệu đồng) (triệu đồng)

A : Kết cấu bên trên
1./ Tay vịn lan can
1
Ống thép D100/90
2./ Chân lan can & Lề bộ hành
2
Bêtông 35MPa
3
Cốt thép tròn các loại
3./ Lớp phủ mặt cầu
4
Bêtông nhựa hạt mịn dày 7 Cm
5
Lớp phòng nước dày 5mm
6
Lớp mui luyện 10cm
4./ Bản mặt cầu
7
Bêtông 35MPa
8
C.thép tròn các loại
4./ Dầm ngang
9

Bêtông 35MPa
10
C.thép tròn các loại
1./ Kết cấu nhịp
11
Bêtông 50MPa
12
C.thép tròn các loại
13
C.thép cường độ cao
B : Kết cấu bên dưới
1./ Trụ cầu
14
Bêtông 35MPa
22

Tấn

4.75

23

109.296

m3
Tấn

71.58
8.55

0.75
16

53.685
136.800

m2
m2
m3

1386.00
1386.00
138.60

0.66
0.3
0.75

914.760
415.800
103.950

m3
Tấn

828.00
69.30

0.75
16

621.000
1108.800

m3
Tấn

32.94
5.28

0.75
16

24.705
84.480

m3
Tấn
Tấn

547.29
27.36
12.48

1
16
35

547.290
437.832

436.800

m3

1416.47

0.75

1062.350


15

C.thép tròn các loại
2./ Mố cầu
Bêtông 35MPa
C.thép tròn các loại
3./ Gối cầu
Gối cao su
4./ Khe co giản cầu
Khe co giản cao su
5./ Cọc khoan nhồi
Bêtông 35MPa
C.thép tròn các loại

16
17
18
19
20

21

Tấn

70.82

16

1133.173

m3
Tấn

822.00
41.10

0.75
16

616.500
657.600

Bộ

54.00

1.5

81.000

m.dài

16.00

1.5

24.000

m3
Tấn

974.50
0.75
48.73
16
Tổng cộng

730.875
779.600
10080.296

Thành tiền : mười tỷ không trăm tám mươi triệu đồng

CHƯƠNG III
PHƯƠNG ÁN 2: CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG T
3.1.GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

3.1.1.Kết cấu phần trên
- Cầu gồm 3 nhịp giản đơn bằng dầm BTCT thường tiết diện chữ T, chiều dài L=69.1m
(sơ đồ kết cấu nhịp : 2x18.0m + 33m), dầm được đúc tại sẵn tại bãi đúc đầu cầu lao lắp

vào vị trí kết cấu nhịp.

Ð I TÒNG Ð ? U

Ð I NG? C L? C

400

Ph? m vi tuy? n 48.50

600
700

1300

250
18000

2000

Ph? m vi tuy? n
46.80

33000

2000

18000
1200

Hmax=43.20
39.50

1000

4000

Hmin=35.20

Htt = 36.20

12000

H1% = 37.20

40.15

1500
150

2000

10700

41.50

100

34.50

34.50

2000

5500
32.40

100

32.40

1000

3000

100

15.15

14.30

12.40

12.40

lk4
lk1
lk2

Hình 2.1 Mặt cắt dọc cầu

23

lk3


- Mặt cắt ngang gồm 5 phiến dầm chữ T bằng BTCT cao hd=1.3m đặt cách nhau a=2.5m

Hình 2.2 Mặt cắt ngang cầu

24


1800
900

150 200

900

215 170 215

20

1500

300

20

180 160

810

300

20

600

20

Hình 2.3 Mặt cắt ngang dầm
- Cốt thép thường dầm chủ dùng loại CB300-T và CB400-V theo tiêu chuẩn TCVN16512008 hoặc tương đương.
- Bê tông dầm chủ dùng loại B cường độ f’c=35MPa độ chống thấm CT10.
- Liên kết giữa các dầm chủ bằng hệ dầm ngang đổ tại chỗ bằng BTCT loại C cường độ
(f’c=30MPa) độ chống thấm CT8.
- Bản mặt cầu BTCT loại C cường độ f’c=30MPa độ chống thấm CT8 dày min=20cm đổ
tại chỗ.
- Tấm bản BTCT (f’c=25Mpa) đúc sẵn làm ván khuôn đổ bê tông lớp bản mặt cầu.
- Dốc ngang siêu cao mặt cầu được tạo bởi lớp bản mặt cầu.
- Lớp phủ mặt cầu từ trên xuống dưới như sau :
+ Lớp bê tông nhựa chặt (BTNC 12.5) dày 7cm.
+ Lớp phòng nước dùng vật liệu chống thấm dạng phun có chiều dày 0.4cm.
- Khe co giãn dạng ray đã được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt theo tiêu chuẩn : Thiết kế
cầu - 22TCN272-2005.
- Gối cầu: Dùng gối cao su cốt bản thép có kích thước như sau: (250x300x50)mm có khả
năng chịu lực tối đa là 750kN.

25