Thiết kế cầu qua sông thu bồn quảng nam

Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

Phần I
Dự án khả thi

****************

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

1


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

Ch-ơng I
Giới thiệu chung
1.1. Vị trí xây dựng cầu :
Cầu A bắc qua Sông Thu Bồn thuộc tỉnh Quảng Nam.Cầu dự kiến đ-ợc xây dựng. Căn
cứ quyết định số 538/CP-CN ngày 19/4/2004 Thủ T-ớng Chính phủ, cho phép đầu t- dự
án đ-ờng 5 kéo dài và cơ sở pháp lý có liên quan, UBND thành phố Quảng Nam, Ban

QLDA hạ tầng tả ngạn đã giao nhiệm vụ cho tổng công ty T- vấn thiết kế GTVT lập thiết
kế kỹ thuật, tổng dự toán của dự án.
1.2. Căn cứ lập thiết kế
- Nghị định số ... NĐ-CP của Chính phủ về quản lý dự án đầu t- xây dựng công trình.
- Nghị định số .... NĐ-CP ngày của Chính phủ về quản lý chất l-ợng công trình
xây dựng.
- Quyết định số... QĐ-TT ngàythángnămg .... của Thủ t-ớng Chính phủ về việc
phê duyệt quy hoạch chung.
- Văn bản số/CP-CN của Thủ t-ớng chính phủ về việc thông qua về mặt công tác
nghiên cứu khả thi dự án.
- Hợp đồng kinh tế số ... Ngàythángnămgiữa ban quản lý dự án hạ tầng tả
ngạn với Tổng công ty T- vấn thiết kế GTVT về việc lập thiết kế kỹ thuật và tổng dự toán
của Dự án xây dựng đ-ờng 5 kéo dài.
Một số văn bản liên quan khác.
1.3. hệ thống quy trình quy phạm áp dụng
- Quy trình khảo sát đ-ờng ô tô 22TCN 263- 2000
- Quy trình khoan tham dò địa chất 22TCN 259- 2000
- Quy định về nội dung tiến hành lập hồ sơ Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi và khả thi
các dự án xây dựng các dự án kết cấu hạ tầng GTVT 22TCN268-2000
- Quy phạm thiết kế kỹ thuật đ-ờng phố, đ-ờng quảng tr-ờng đô thị 20 TCN104-83
- Tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng TCVN 4054- 98
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05
- Quy phạm thiết kế áo đ-ờng mềm 22TCN211-93
- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam 2000
- Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo bê ngoài công trình xây dựng dân dụng 20
TCN95-83
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

2


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

Ch-ơng II
Đặc điểm vị trí xây dựng cầu

2.1. Điều kiện địa hình
Vị trí xây dựng cầu Sông Thu Bồn thuộc tỉnh Quảng Nam về phía th-ợng l-u của sông
HB.
Do vị trí xây dựng cầu nằm ở vúng đồng bằng nên hai bờ sông có bãi rộng mức n-ớc
thấp,lòng sông t-ơng đối bằng phẳng ,địa chất ổn định ít có hiện t-ợng xói lở.Hình dạng
chung của mặt cắt sông không đối xứng, mà có xu h-ớng sâu dần về bờ bên trái.
2.2. Điều kiện địa chất
2.2.1. Điều kiện địa chất công trình
Căn cứ tài liệu đo vẽ, khoan địa chất công trình và kết quả thí nghiệm trong các phòng,
địa tầng khu vực tuyến đi qua theo thứ tự từ trên xuống d-ới bao gồm các lớp nh- sau.
Lớp số 1: sét pha cát
Lớp số 2: cát cuội sỏi
Lớp số 3: đá vôi

2.2.2. Điều kiện địa chất thủy văn
Mức n-ớc cao nhất
HCN = 10.70m.

Mực n-ớc thấp nhất
HTN = 0.0m.
Mực n-ớc thông thuyền
HTT = 2.0 m
Sông thông thuyền cây trôi. Khổ thông thuyền cấp IV(40x6m)
Vào mùa khô mực n-ớc thấp thuận lợi cho việc triển khai thi công công trình.

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

3


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

Ch-ơng III
Thiết kế cầu và tuyến
3.1.Lựa chọn các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy mô công trình
3.1.1. Quy mô công trình
Cầu đ-ợc thiết kế vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép
3.1.2. Tiêu chuẩn thiết kế
3.1.2.1. Quy trình thiết kế
Công tác thiết kế dựa trên tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 do Bộ GTVT ban
hành năm 2005. Ngoài ra tham khảo các quy trình, tài liệu:

- Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN18-79
- AASHTO LRFD (1998). Quy trình thiết kế cầu của Hiệp hội đ-ờng ô tô liên bang và
các cơ quan giao thông Hoa kỳ.
Các quy trình và tiêu chuẩn liên quan.
3.1.2.2. Tiêu chuẩn kỹ thuật
- Cấp quản lý: Cấp 3
- Cấp kỹ thuật V > 80Km/h
- Tải trọng thiết kế: Hoạt tải HL93, ng-ời 0,3T/m2
- Khổ cầu đ-ợc thiết kế cho 2 làn xe ô tô và 2 làn ng-ời đi.
K = 10 + 2 1.5 =13 m
Tổng bề rộng mặt cầu kể cả lan can và giải phân cách:
B = 10 + 2x1.5+2x0.25+2x0.5 = 14.5 m
- Khổ thông thuyền cấp 4, B = 40m và H = 6m.
3.2. Lựa chọn các giải pháp kết cấu
3.2.1. Lựa chọn kết cấu
3.2.1.1. Nguyên tắc lựa chọn
- Thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật.
- Phù hợp với các công nghệ thi công hiện có.
- Phù hợp với cảnh quan khu vực.
- Không gây ảnh h-ởng tới đê sông TB
- Thuận tiện trong thi công và thời gian thi công nhanh.
- Hợp lý về kinh tế.
- Thuận tiện trong khai thác, duy tu bảo d
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

4

Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

3.2.1.2. Lựa chọn nhịp cầu chính
Các sơ đồ nhịp đ-a ra nghiên cứu gồm:
Ph-ơng án 1 : cầu dầm đơn giản BTƯST
Ph-ơng án 2 : kết cấu cầu giàn thép.
Ph-ơng án 3 : cầu dầm liên tục bê tông cốt thép DUL+cầu giản đơn.
3.2.1.3. Giải pháp móng
Căn cứ vào cấu tạo địa chất khu vực cầu, chiều dài nhịp và quy mô mặt cắt ngang cầu,
kiến nghị dùng ph-ơng án móng cho phần cầu chính và cầu dẫn nh- sau:
Phần cầu chính: Dùng móng cọc khoan nhồi D1,0m .
Phần cầu dẫn: Dùng móng cọc khoang nhồi D1,0m
3.2. Ph-ơng án 1: Cằu Dằm đơn giản BTƯST
I. Mặt cắt ngang và sơ đồ nhịp:
- Khổ cầu: Cầu đ-ợc thiết kế cho 2 làn xe và 2 làn ng-ời đi
K = 10 + 2x1.5 =13(m)
- Tổng bề rộng cầu kể cả lan can và giải phân cách:
B = 8 + 2x1.5 +2x0,25+2x0.5 = 14.5(m)
- Sơ đồ nhịp: 26+42+42+42+42+26=220 (m)
II. Tính toán sơ bộ khối l-ợng ph-ơng án kết cấu nhịp:
-Cầu đ-ợc xây dựng với bốn nhịp 42(m) ở giữa cầu và hai nhịp biên 26(m) với 6 dầm
I thi công theo ph-ơng pháp bán lắp ghép.

`
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng

MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

5


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

1. Tính tải trọng tác dụng:
a) Tĩnh tải giai đoạn 1(DC):
*Ta có diện tích tiết diện dầm chủ đ-ợc xác định nh- sau(nhịp 42m):
Fl/2 = 0.65x0.05+0.2x0.8+2x0.11x0.275+0.2x1.54+2x(0.5x0.2x0.25+0.3x0.2) =0.731 (m2)
Fgối = 0.65x1.9+2x(0.056x0.21+0.21x0.25) =1.364 (m2)
+ Trng lng h dm mt cu trờn 1m di:
gdm = n.F. = 6 0.731 24 = 105.264 KN/m
Trong ú:

n: s dm
F: din tớch mt ct ngang dm
: T trng ca Bờtụng

b) Tĩnh tải giai đoạn 2(DW):
+ Ta có diện tích tiết diện dầm ngang :
Fdn = 1.9x1.25+1.25x1.6=4.375 m2
gdn =2x1.9x1.25+3x1.25x1.6=10.75 KN/m

DC= DCdc + DCdn = 105.264 + 10.75 = 116.014 KN/m
+ Trng lng kt cu bn mt cu trờn 1m di:
gbn = h.b. = 0.2 11.4x24 = 54.72 KN/m
Trong ú:

h: chiu dy bn
b: b rng bn
: T trng ca Bờtụng

+trọng l- ợng tấm đan :
gđ = 0.5 x1.25 = 0.625 KN/m
c) Tĩnh tải giai đoạn 3(DW):
+Trọng l-ợng lan can:
180.0

535.0
865.0
50.0

270.0
255.0

75.0
500

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

6


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

glc = 2x[(0.865x0.180)+(0.45-0.18)x0.075+0.050x0.255+0.535x0.050/2+(0.45- 0.230)
x 0.255/2] x2.5 =0.575 T/m =11.5 KN/m
+Trọng l-ợng của gờ chắn :
gcx = 2 x(0.2+0.3)x0.25x2.4 = 0.6 T/m=6 KN/m
+Trng lng lp ph trờn 1m di:
glp ph = htb. .bb=0.18 24 10.4= 44.928 KN/m
2..Chọn các kích th-ớc sơ bộ kết cấu phần d-ới:
Kích th-ớc sơ bộ của mố cầu:
*Mố cầu đ-ợc thiết kế sơ bộ là mố chữ U, đ-ợc đặt trên hệ cọc đóng. Mố chữ U có
nhiều -u điểm nh-ng nói chung tốn vật liệu nhất là khi có chiều cao lớn, mố này có thể
dùng cho nhịp có chiều dài bất kỳ.
Cấu tạo của mố nh- hình vẽ

20

400

260

140

500
300

100
150

100

240

50
450

50

250

150

450

100

550

240

40

170

150

50

40
20
3060

580

100

300

100

-Kích th-ớc trụ cầu:
Trụ cầu gồm có 5 trụ với 3 trụ chính đ-ợc thiét kế sơ bộ có chiều cao 13.33m, hai trụ
còn lại giảm dần chiều cao từ 10m 6m.
Kích th-ớc sơ bộ của trụ cầu nh- hình vẽ :
2.1.Khối l-ợng bê tông côt thép kết cấu phần d-ới :
2.1.1.Thể tích và khối l-ợng mố:
a.Thể tích và khối l-ợng mố:

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

7


§å ¸n Tèt NghiÖp
GVHD : Th.S Ph¹m V¨n Toµn

20

400

260

140

500
300

100

150

100

240

50

450

50

250

150

450

100

550

240

40

170

150

50

40

20
3060

580

ThuyÕt Minh
ThiÕt KÕ S¬ Bé

100

300

100

-ThÓ tÝch bÖ mãng mét mè
Vbm = 2.5*5*12 = 150(m3)
-ThÓ tÝch t-êng c¸nh
Vtc = 2*(2.6*6.4 + 1/2*3.3*3.3 + 1.5*3.3)*0.5 = 27.03 (m3)
-ThÓ tÝch th©n mè
Vtm = (0.4*1.9+4.5*1.4)*11.1 = 78.36( m3)
-Tæng thÓ tÝch mét mè
V1mè = Vbm + Vtc + Vtm = 150 + 27.03+ 78.36 =255.39(m3)
-ThÓ tÝch hai mè
V2mè = 2*255.39= 510.78 (m2)
-Hµm l-îng cèt thÐp mè lÊy 80 (kg/m3)
80*510.78 = 40862.4 (kg) = 40.86 (T)
b.Mãng trô cÇu:
Khèi l-îng trô cÇu:

 Khèi l-îng trô chÝnh :
SVTH : NguyÔn M¹nh C-êng
MSV : 100549

Líp : C§ 1101

8

Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

Năm trụ có MCN giống nhau nên ta tính gộp cả năm trụ :
Khối l-ợng thân trụ : Vtt=(4.4*1.8+3.14/4x1.82)x10.5=110(m3)
Khối l-ợng móng trụ : Vmt=5x2.5x8=100 (m3)
Khối l-ợng mũ trụ :Vxm=11.6 1,5 2.5 - 2(2.8 0,75 0,75 2,5)= 35.625m3
Khối l-ợng 1 trụ là : V1tru=35.625+100+110=245.625 m3
Khối l-ợng 5 trụ là : V = 5 x 245.625 = 1228.125 m3
Khối l-ợng trụ: Gtrụ= 1.25 x 245.625 x 2.5 = 767.58 T
Thể tích BTCT trong công tác trụ cầu: V = 767.58 m3
Sơ bộ chọn hàm l-ợng cốt thép thân trụ là 150 kg / m3 , hàm l-ợng thép trong móng trụ là
80 kg / m3
Nên ta có : khối l-ợng cốt thép trong 1 trụ là
mth=110x0.15+100x0.08+19.87x0.1=26.487(T)
c. Xác định sức chịu tải của cọc:
vật liệu :
2
- Bê tông cấp 30 có fc =300 kg/cm
- Cốt thép chịu lực AII có Ra=2400kg/cm2
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Sức chịu tải của cọc D=1000mm
Theo điều A5.7.4.4-TCTK sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc tính theo công thức
sau
PV = .Pn .
Với Pn = C-ờng độ chịu lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn tính theo công

thức :
Pn = .{m1.m2.fc.(Ac - Ast) + fy.Ast}= 0,75.0.85{0,85. fc.(Ac - Ast) + fy.Ast}
Trong đó :
= Hệ số sức kháng, =0.75
m1,m2 : Các hệ số điều kiện làm việc.
fc =30MPa: Cường độ chịu nén nhỏ nhất của bêtông
fy =420MPa: Giới hạn chảy dẻo quy định của thép
Ac: Diện tích tiết diện nguyên của cọc
Ac=3.14x10002/4=785000mm2
Ast: Diện tích của cốt thép dọc (mm2).
Hàm l-ợng cốt thép dọc th-ờng hợp lý chiếm vào khoảng 1.5-3%. với hàm l-ợng 2% ta
có:
Ast=0.02xAc=0.02x785000=15700mm2
Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu là:
PVl =0.75x0,85x(0,85x30x(785000-15700)+ 420x15700) = 16709.6x103(N).
Hay PVl = 1670.9 (T).
d.Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Số liệu địa chất:
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

9


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh

Thiết Kế Sơ Bộ

- Lớp 1: sét pha cát
- Lớp 2: cát cuội sỏi
- Lớp 3: Đá vôi
Theo điều 10.7.3.2 sức kháng đỡ của cọc đ-ợc tính theo công thức sau:

QR= Qn= qpQp
Với Qp=qpAp;
Trong đó:
Qp
:Sức kháng đỡ mũi cọc
qp
: Sức kháng đơn vị mũi cọc (Mpa)
: Hệ số sức kháng qp=0.55 (10.5.5.3)
qp
Ap
: Diện tích mũi cọc (mm2)
Xác định sức kháng mũi cọc :
qp=3qu Ksp d
(10.7.3.5)
Trong đó :
Ksp
: khả năng chịu tải không thứ nguyên.
d
: hệ số chiều sâu không thứ nguyên.
s
(3 d )
D
K sp

(10.7.3.5-2)
td
10 1 300
sd

d

1 0,4

HS
DS

3,4

qu
: C-ờng độ chịu nén dọc trục trung bình của lõi đá (Mpa), qu = 35 Mpa
Ksp
: Hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên
Sd
: Khoảng cách các đ-ờng nứt (mm).Lấy Sd = 400mm.
td
: Chiều rộng các đ-ờng nứt (mm). Lấy td=6mm.
D
: Chiều rộng cọc (mm); D=1000mm.
Hs
: Chiều sâu chôn cọc trong hố đá(mm). HS = 1800mm.
Ds
: Đ-ờng kính hố đá (mm). DS = 1200mm.
Tính đ-ợc : d =1.6
KSP = 0.145

Vậy qp = 3 x30 x0,15x1,6=20.88Mp = 2088T/m2
Sức chịu tải tính toán của cọc (tính theo công thức 10.7.3.2-1) là :
QR = .Qn = qP.Ap = 0.5 x 2088 x 3.14 x 10002/4 = 819.5x106N =819.5 T
Trong đó:
QR
: Sức kháng tính toán của các cọc.
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc đ-ợc quy định trong
bảng 10.5.5-3
As
: Diện tích mặt cắt ngang của mũi cọc
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

10


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Ds (mm)

Hs

D (mm)

1200

1800

1000

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

t (mm)

Sd
(mm)

qu
(MPa)

6

400

35

d

Ksp

Qp (KN)

0.145

2088

3.Tính toán số l-ợng cọc móng mố và trụ cầu:
Tính tải
*Gồm trọng l-ợng bản thân mố và trọng l-ợng kết cấu nhịp
A.Xác định tải trọng tác dụng lên mố:
- Đ-ờng ảnh h-ởng tải trọng tác dụng lên mố :
tĩnh tải

26m

1
Hình 2-1 Đ-ờng ảnh h-ởng áp lực lên mố
DC = Pmố+(gdầm+gbmc+glan can+ggờ chăn)x
=(255.39x24)+((105.264+54.72+11.5+6)x0.5x26= 866.74 KN
DW = glớpphủx =44.928 x0.5x26= 696.38 KN
-Hoạt tải:
Theo quy định của tiêu chuẩn 22tcvn272-05 thì tải trọng dùng thiết kế là giá trị bất lợi
nhất của tổ hợp:
+Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế
+Xe tải 2 trụcthiết kế và tải trọng làn thiết kế
+(2 xe tải 3 trục+tải trọng làn+ tải trọng ng-ời)x0.9
Tính phản lực lên mố do hoạt tải:
+Chiều dài nhịp tinh toán: 30.4 m
Đ-ờng ảnh h-ởng phản lực và sơ đồ sếp tải thể hiện nh- sau:

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

11

Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ
0.3T/m

0.93T/m

11T 11T
1.2m

14.5T 14.5T
4.3m

3.5T
4.3m

1
0.96 0.859 0.717

Hình 2-2 Sơ đồ xếp tải lên đ-ờng ảnh h-ởng áp lực mố
Từ sơ đồ xếp tải ta có phản lực gối do hoạt tải tác dụng nh- sau
- Với tổ hợp HL-93K(xe tải thiết kế+tải trọng làn+ng-ời đi bộ):
LL=n.m.(1+IM/100)(Piyi)+n.m.Wlàn
PL = 2.pngi.Bng.
Trong ú:
+ n : S ln xe , n = 2

+ m

: H s ln xe, m = 1

+ IM : Lc xung kớch ca xe, (1

IM
) 1.25
100

+ Pi, yi : Ti trng trc xe v tung ng nh hng
+

: Din tớch ng nh hng

+ Wln , pngi : Ti trng ln v ti trng ngi.
Wln = 9.3KN/m.
pngi = 3KN/m2
+ Do xe 3 trc thit k v ti trng ln thit k :
LL(Xe ti) =2 1 1.25 [(1+0.859) 145+0.717 35] + 2 1 9.3 0.5 30.4 = 1019.345KN
PL = (2 3.0 15.2)*2 = 182.4KN
+ Do xe 2 trc thit k v ti trng ln thit k :

LL(Xe 2 trc) = 2 1 1.25 (1+0.96) 110+2 1 9.3 15.2 = 821.72 KN=82.17T

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

12


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Vy:

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

LL = max(LL(Xe ti), LL(Xe 2 trc) ) = 1019.345 KN=101.93T

Vậy tổ hợp HL đ-ợc chọn làm thiết kế
Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là:

Nội
lực
P(T)

DC
( D=1.25)
866.74x1.25

Nguyên nhân
DW
LL
( W=1.5)
( LL=1.75)
59.68 x1.5

101.93T x1.75

PL
( PL=1.75)
18.24x1.75

Trạng thái giới
hạn
C-ờng độ I
1383.2425

B.Xác định tải trọng tác dụng trụ:
- Đ-ờng ảnh h-ởng tải trọng tác dụng lên móng:

tĩnh tải
42m

42m
1

Hình 2-3 Đ-ờng ảnh h-ởng áp lực lên móng
DC = Ptrụ+(gdầm1+glan can+ggờ chăn)x
= (245.625 x2.5)+(1.9x6+ 0.6+0.11)x42
=1122.68T
DW = glớpphủx =3.85x42
=161.7 T
-Hoạt tải:
Đ-ờng ảnh h-ởng tải trọng tác dụng lên trụ:
0.3T/m
14.5T 14.5T 3.5T

4.3m 4.3m

42m

0.93T/m

42m
0.898 1 0.898

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

13


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ
0.3T/m
11T 11T

0.93T/m

1.2m

42m

42m
1

0.971

0.3T/m
14.5T 14.5T 3.5T
4.3m 4.3m

14.5T 14.5T 3.5T

15m

4.3m 4.3m

42m

0.93T/m

42m

0.795 0.898 1

0.643

0.540 0.438

Hình 2-4 Đ-ờng ảnh h-ởng áp lực lên móng
- Với tổ hợp HL-93K(xe tải thiết kế+tải trọng làn+ng-ời đi bộ):

LL=n.m.(1+IM/100)(Piyi)+n.m.Wlàn
PL = 2.pngi.Bng.
Trong ú:
+ n : S ln xe , n = 2
+ m

: H s ln xe, m = 1

+ IM : Lc xung kớch ca xe, (1

IM
) 1.25
100

+ Pi, yi : Ti trng trc xe v tung ng nh hng
+

: Din tớch ng nh hng

+ Wln , pngi : Ti trng ln v ti trng ngi.
Wln = 9.3KN/m.
pngi = 3KN/m2
+Tổ hợp 1: 1 xe tải 3 trục+ tt làn+tt ng-ời:
LLxetải=2x1x1.25x(14.5+14.5x0.898+3.5x0.898) +2x1x0.93x42=154.78
PL=2x0.45x42
= 37.8T
+Tổ hợp 2: 1 xe tải 2 trục+ tt làn+tt ng-ời:
LLxe tải 2 trục= 2x1x1.25x(11+11x0.971)+2x1x0.93x42=132.323T
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

14


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

PL=2x0.3x42
= 25.2T
+Tổ hợp 3: 2 xe tải 3 trục+ tt làn+tt ng-ời:
LLxetải=(2x1x1.25x(14.5+14.5x0.898+3.5x0.795+14.5x0.438+14.5x0.540+3.5x0.643)
+2x1x0.93x42)x0.9 =175.46 T
PL=2x0.45x42
= 37.8T
Vậy tổ hợp HL đ-ợc chọn làm thiết kế
Tổng tải trọng tính đ-ới đáy đài là
Tĩnh tảI x hệ số
Trạng thái
Nội
DC
DW
LL
PL
giới hạn
lực

C-ờng độ I
( D=1.25)
( W=1.5)
( LL=1.75)
( PL=1.75)
P(T) 1122.68x1.25
161.7 x1.5
154.78x1.75
37.8x1.75
1982.915
Tính số cọc cho móng trụ, mố:
n= xP/Pcọc
Trong đó:
: hệ số kể đến tải trọng ngang;
=1.5 cho trụ , = 2.0 cho mố(mố chịu tải trong ngang lớn do áp lực ngang
của đất và tác dụng của hoạt tải truyền qua đất trong phạm vi lăng thể tr-ợt của đất đắp
trên mố).
P(T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ đã tính ở trên.
Pcọc=min (Pvl,Pnđ)
Hạng
mục
Trụ giữa
Mố

Tên

Pvl

T2
M1

1670.9
1670.9

Pnđ

Pcọc

Tải trọng

Hệ số

số cọc

Chọn

819.5
819.5

819.5
819.5

1982.915
1383.2425

1.5
2

3.6
3.4

6
6

4.Dự kiến ph-ơng án thi công:
4.1.Thi công mố:
B-ớc 1 : Chuẩn bị mặt bằng.
-chuẩn bị vật liệu ,máy móc thi công.
-xác định phạm vi thi công,định vị trí tim mố.
-dùng máy ủi ,kết hợp thủ công san ủi mặt bằng.
B-ớc 2 : Khoan tạo lỗ
- đ-a máy khoan vào vị trí.
- định vị trí tim cọc
- Khoan tạo lỗ cọc bằng máy chuyên dụng với ống vách dài suốt chiều dài cọc.
B-ớc 3 : Đổ bê tông lòng cọc
- Làm sạch lỗ khoan.
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

15


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

- Dùng cẩu hạ lồng cốt thép.
- Lắp ống dẫn ,tiến hành đổ bê tông cọc
B-ớc 4:
- Kiểm tra chất l-ợng cọc
- Di chuyển máy thực hiện các cọc tiếp theo .
B-ớc 5 :
- đào đất hố móng.
B-ớc 6 :
- Làm phẳng hố móng.
- đập đầu cọc.
- đổ bê tông nghèo tạo phẳng.
B-ớc 7 :
- Làm sạch hố móng ,lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép bệ móng.
- đổ bê tông bệ móng.
- Tháo dỡ văng chống ,ván khuôn bệ.
B-ớc 8 :
- Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép thân mố.
- đổ bê tông thân mố.
- Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép t-ờng thân ,t-ờng cánh mố.
- Tháo dỡ ván khuôn đà giáo.
- Hoàn thiện mố sau khi thi công xong kết cấu nhịp.
4.2.Thi công trụ cầu:
B-ớc 1:
- Dùng phao trở nổi đến vị trí thi công trụ bằng các máy chuyên dụng.
- Phao trở nổi phải có đối trọng để đảm bảo an toàn thi công. Không bị lệch phao khi
đóng cọc
B-ớc 2:
- Đo đạc xác định tim trụ, tim vòng vây cọc ván thép, khung định vị
- Hạ khung định vị, đóng cọc ván thép. Vòng vây cọc ván
B-ớc 3:

- Đổ bê tông bịt đáy theo ph-ơng pháp vữa dâng
- Hút n-ớc ra khỏi hố móng
- Đập đầu cọc, sửa sang hố móng
- Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông bệ trụ.
B-ớc 4
- Lắp dựng ván khuôn ,bố trí cốt thép.
- Đổ bê tông thân trụ ,mũ trụ .
- Hoàn thiện trụ, tháo dỡ đà giáo ván khuôn, dùng búa rung nhổ cọc ván thép tháo
dỡ hệ thống khung vây cọc định vị
3.3.Thi công kết cấu nhịp:
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

16


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

B-ớc 1: Chuẩn bị :
- Lắp dựng giá ba chân
- Sau khi bê tông trụ đạt c-ờng độ tiến hành thi công kết cấu nhịp
- Tập kết dầm ở hai đầu cầu
B-ớc 2:
- Dùng giá ba chân cẩu lắp dầm ở hai đầu cầu

- Tiến hành đổ bê tông dầm ngang.
- Đổ bê tông bản liên kết giữa các dầm
- Di chuyển giá ba chân thi công các nhịp tiếp theo
B-ớc 3:Thi công nhịp 42 m
- Lắp dựng giá ba chân
- Cẩu dầm vào vị trí lắp dựng
- Bố trí cốt thép, đổ dầm ngang
- Đổ bê tông bản liên kết các dầm
B-ớc 4: Hoàn thiện
-Tháo lắp giá ba chân
- Đổ bê tông mặt đ-ờng
- Lắp dựng vỉa chắn ô tô lan can, thiết bị chiếu sáng, ống thoát n-ớc ,Lắp dựng biển
báo

Lập tổng mức đầu tBảng thông kê vật liệu ph-ơng án cầu dầm giản đơn
TT

A
AI
I
1
2
3
4
5
6

Hạng mục
Tổng mức đầu tĐơn giá trên 1m2 mặt
cầu

Giá trị dự toán xây lắp
Giá trị dự toán xây lắp
chính
Kết cấu phần trên
Khối l-ợng bê tông
Bêtông át phan mặt cầu
Bêtông lan can
Cốt thép lan can
Gối dầm
Khe co giãn loại 5cm

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Đơn giá

Thành tiền

(đ)

(A+B+C+D)

(đ)
33,315,831,500

AI+AII

12,562,429
28,114,625,740

Đơn vị

Khối l-ợng

đ
đ
đ
đ
đ
m3
m3
m3
kg
Bộ
m

I+II+III
1650
385
111.47
16.72
30
21

Lớp : CĐ 1101

8,000,000
1,300,000
800,000
8,500,000

140,000,000
2,000,000

24,447,500,640
18,281,763,840
13,200,000,000
500,500,000
89,176,000
142,120,000
4,200,000,000
42,000,000
17


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

7
8
9
II
1
2
3
4
5
6
III
1
2

AII
B
C
D

Lớp phòng n-ớc
ống thoát n-ớc
Đèn chiếu sáng
Kết cấu phần d-ới
Bêtông mố
Bêtông trụ
Cốt thép mố
Cốt thép trụ
Cọc khoan nhồi D =
1.0m
Công trình phụ trợ
Đ-ờng hai đầu cầu
Đắp đất
Móng + mặt đ-ờng
Giá trị xây lắp khác
Chi phí khác
Tr-ợt giá
Dự phòng

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

m2
ống
Cột
đ
m3
m3
T
T

5.504
90
16

85,000
150,000
8,500,000

510.78
1074.45
40.86
121.20

800,000
1,000,000
8,000,000
8,000,000

%

900

20

3,000,000
(1+2+3+4)

m3
m2
%
%
%
%

877.4
693
15
10
3
5

30,000
150,000
AI
A
A
A+B

m

Lớp : CĐ 1101

467,840
13,500,000
136,000,000
6,035,464,800
408,624,000
1,074,450,000
326,880,000
969,600,000
2,700,000,000
555,910,800
130,272,000
26,322,000
103,950,000
3,667,125,096
2,811,462,574
843,438,772
1,546,304,416

18


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

Ph-ơng án 2: Cầu dầm liên tục+nhịp đơn giản.
I.Mặt cắt ngang và sơ đồ nhịp :
- Khổ cầu: Cầu đ-ợc thiết kế cho 2 làn xe và 2 làn ng-ời đi

K = 10 + 2x1.5 =13(m)
- Tổng bề rộng cầu kể cả lan can và giải phân cách:
B = 10 +2x1.5 +2x0.25+2x0.5= 14.5(m)
- Sơ đồ nhịp: 60+90=60 =210(m)
-Tải trọng :HL93 và tải trọng ng-ời đI bộ 300 kg/m2
-Sông cấp IV:khổ thông thuyền B=40m ,H=6 m
-Khẩu độ thoát n-ớc :200m.
II.Tính toán sơ bộ khối l-ợng ph-ơng án kết cấu nhịp:
II.1. Kết cấu nhịp liên tục

2%

2%

Hình 4.1: 1/2 mặt cắt đỉnh trụ và 1/2 mặt cắt giữa nhịp
Dầm hộp có tiết diện thay đổi với ph-ơng trình chiều cao dầm theo công thức:
( H p hm ) 2
y
.x hm
L2
Trong đó:
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

19


Đồ án Tốt Nghiệp

GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

Hp = 4m; hm = 2.2m, chiều cao dầm tại đỉnh trụ và tại giữa nhịp.
90 2
44m Thay số ta có:
L : Phần dài của cánh hẫng L
2
4 2.2 2
1.8
y
x 2
2
2
44
442
Bề dày tại bản đáy hộp tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một khoảng Lx đ-ợc tính theo
công thức sau:
(h2 h1 )
hx h1
Lx
L
Trong đó:
h2 , h1 : Bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp
L : Chiều dày phần cánh hẫng
0.5
xL x
Thay số vào ta có ph-ơng trình bậc nhất: h x 0,25

34
Việc tính toán khối l-ợng kết cấu nhịp sẽ đ-ợc thực hiện bằng cách chia dầm thành
những đốt nhỏ (trùng với đốt thi công để tiện cho việc tính toán), tính diện tích tại vị trí
đầu các nút, từ đó tính thể tích của các đốt một cách t-ơng đối bằng cách nhân diện tích
trung bình của mỗi đốt với chiều dài của nó.
Phân chia các đốt dầm nh- sau:
+ Khối K0 trên đỉnh trụ dài 12 m
+ Đốt hợp long nhịp biên và giữa dài 2,0m
+ Số đốt trung gian n =7 đốt, chiều dài mỗi đốt 4m
+ Khối đúc trên dàn giáo dài 14m

Tên đốt
Đốt K0
Đốt K1
Đốt K2
Đốt K3
Đốt K4
Đốt K5
Đốt K6
Đốt K7

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

Lđốt
(m)
9
5

5
5
5
5
5
5

20


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

7x5m

1m
K7

K6

K5

K4

7x5m

18m

K3

K2

K1

1/2K0

1/2K0

K1

K2

K3

K4

1m
K5

K6

K7

Hình 4.2. Sơ đồ chia đốt dầm
Tính chiều cao tổng đốt đáy dầm hộp biên ngoài theo đ-ờng cong có ph-ơng trình là:
Y1 = a1X2 + b1
4 2.2
a1

1.55 x10 3 m ,
2
44
Bảng 4.1
a1
b1(m)
Thứ tự Tiết diện
x(m)
h(m)
1
S0
0.00155
2.2
44
4
2
S1
0.00155
2.2
35
3.421
0.00155
2.2
3
S2
30
3.097
0.00155
2.2
4

S3
25
2.823
0.00155
2.2
5
S4
20
2.599
0.00155
2.2
6
S5
15
2.424
0.00155
2.2
7
S6
10
2.300
0.00155
2.2
8
S7
5
2.225
0.00155
2.2
9

S8
0
2.2
Tính khối l-ợng các khối đúc:
+Thể tích = Diện tích trung bình x chiều dài
+Khối l-ợng = Thể tích x 2.5 T/ m3 (Trọng l-ợng riêng của BTCT)
Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫn

Bảng 4.3
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

21


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

S
TT

Tên
đốt

Tên
mặt
cắt

Chiều
dài
đốt
(m)

1

1/2K0

S0

9

2
3
4
5
6
7
8
9

K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8

S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8

5
5
5
5
5
5
5
0

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

Chiều
cao
hộp
(m)

Chiều
dày
bản

đáy
(m)

Chiều
rộng
bản
đáy
(m)

Diện
tích
mặt cắt
(m2)

Thể tích
V
(m3)

44

4

80

548

11.79

70.74

35
30
25
20
15
10
5
0

3.421
3.097
2.823
2.599
2.424
2.300
2.225
2.200

62.3
52.4
44
37.2
31.9
28.0
25.8
25.0

564.8
574.3
582.2

588.7
593.8
597.4
599.6
600.3

10.52
9.79
9.16
8.64
8.22
7.93
7.75
7.69
tổng

42.08
39.16
36.64
34.56
32.88
31.72
31
0
318.78

X
(m)

Tính khối l-ợng các khối đúc:

+Thể tích = Diện tích trung bình x chiều dài
+Khối l-ợng = Thể tích x 2.5 T/ m3 (Trọng l-ợng riêng của BTCT)
Bảng xác định khối l-ợng các đốt đúc
Bảng 4.4
STT

Khối đúc

Diện tích
mặt cắt
(m2)

1
1/2K0
11.79
2
K1
10.52
3
K2
9.79
4
K3
9.16
5
K4
8.64
6
K5
8.22

7
K6
7.93
8
K7
7.75
10
KN(hợp long)
7.69
11
KT(Đúc trên ĐG)
7.69
12
Tổng tính cho một nhịp biên
89.18
13
Tổng tính cho một nhịp giữa
155.29
14
Tổng tính cho toàn nhịp liên tục
333.65
Vậy tổng thể tích bê tông dùng cho 3 nhịp liên tục là:
V1 = 3841.45m3
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

Chiều
dài

(m)

Thể tích
(m3)

Khối lợng
(T)

9
5
5
5
5
5
5
5
2
14
47
90
210

70.74
42.08
39.16
36.64
34.56
32.88
31.72
31

15.38
107.66
441.82
652.94
1536.58

176.85
105.2
97.9
91.6
86.4
82.2
79.3
77.5
38.45
269.15
1104.55
1632.35
3841.45

22


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

- Lực tính toán đ-ợc theo công thức:

Q=

i

i

Qi

Trong đó:
Qi = tải trọng tiêu chuẩn
i = hệ số tải trọng
i =1 hệ số điều chỉnh
hệ số tải trọng đ-ợc lấy nh- sau:
Hệ số tải trọng
Lớn nhất
Nhỏ nhất

Loại tải trọng
Tải trọng th-ờng xuyên
DC:cấu kiện và các thiết bị phụ
DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích
Hoạt tải:Hệ số làn m=1, hệ số xung kích (1+IM)=1.25

1.25
1.5
1.75

0.90
0.65

1.00

-Tính tải

+Gồm trọng l-ợng bản thân mố và trọng l-ợng kết cấu nhịp
*Trọng l-ợng kết cấu nhịp dẫn:
-Do trọng l-ợng bản thân dầm đúc tr-ớc:

150

200

1900

1200

1700

200

200

300 200

200

600

Fl/2 =[(H- Hb) bw+(0.6 - bw)0.25 + (0.6 - bw)0.15 + (0.6 - bw)0.08 +
+ (0.8 - bw)0.15 + (0.8 - bw)0.1]

Fl/2 =[(1.7-0.2)0.2 + (0.6-0.2)0.25 + (0.6-0.2)0.15 + (0.6-0.2)0.08 +
+(0.8-0.2)0.15+(0.8-0.2)0.1] =0.588 ( m 2 )
Fgối = (H- Hb)0.6 + (0.2 x 0.15) + (0.1 x 0.05)
= (1.7-0.2)0.6 + 0.03 + 0.005 = 0.935 ( m 2 )
SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

23


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ

gdch = [Fl/2 ( L- 6 ) + Fgối x 4 +( Fl/2+ Fgối) x 2/2]

C

/L

= [0.588(29.4 - 6) + 0.935 x 4 +(0.588 + 0.935) x 1]2.5/29.4
= 1.617 (T/m)
-Do bản đúc tại chỗ:
gb = ( Hb + 0.08 )S x C
= (0.2 + 0.08)2.4x 2.5 = 1.68(T/m)
-Do dầm ngang :

gn = (H - Hb - 0.25)(s - bw )( bw / L1 )

C

Trong đó:
L1 = L/n =32.4/5 = 6.48 (m): Khoảng cách giữa 2 dầm ngang
=> gn = (1.7 - 0.2 - 0.25 )( 2.4 - 0.2 )(0.2/6.48)2.5 = 0.233 (T/m)
- Khối l-ợng lan can, sơ bộ lấy:
glc = 0.11 T/m
- Trọng l-ợng của mối nối:
gcx = 5x0.38*0.25 = 0.475 T/m.
- Trọng l-ợng lớp phủ mặt cầu:
Gồm 5 lớp:
Bê tông alpha: 5cm;
Lớp bảo vệ: 4cm;
Lớp phòng n-ớc: 1cm
Đệm xi măng 1cm
Lớp tạo độ dốc ngang: 1.0 1.2 cm
2
Trên 1m của kết cấu mặt đ-ờng và phần bộ hành lấy sơ bộ : g = 0.35 T/m2
glp =0.35 x 11 =3.85T/m

II.2.Tính toán khối l-ợng móng mố và trụ cầu:
2.1. Cấu tạo mố, trụ cầu
-

Mố : Hai mố đối xứng, dùng loại mố nặng chữ U, bằng BTCT t-ờng thẳng, đặt trên
nền móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính D1,0m.

-

Bản quá độ : Hay bản giảm tải có tác dụng làm tăng độ cứng nền đ-ờng khi vào
đầu cầu, tạo điều kiện cho xe chạy êm thuận, giảm tải cho mố hoạt tải đứng trên
lăng thể tr-ợt. Bản quá độ bằng BTCT dày 30cm, dài 5.6 m, rộng 1m. Bản quá độ
đ-ợc đặt nghiêng 10%, một đầu gối kê lên vai kê, một đầu gối lên dầm bằng BTCT,
đ-ợc thi công lắp ghép.

-

Trụ cầu: Trụ đặc BTCT, đ-ợc đặt trên nền móng cọc khoan nhồi D1,0m.

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

24


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD : Th.S Phạm Văn Toàn

Thuyết Minh
Thiết Kế Sơ Bộ
50.0

10%

100.0

190.0

510.0

900.0

30

30.0

95.0

185.0

200.0

730.0

430.0

300.0

50.0

100.0

600.0

400.0

100.0

Hình 4.6. Cấu tạo mố M0
Khối l-ợng mố cầu :


Khối l-ợng t-ờng cánh : Vtc=2x(2x4.3+5.1x4.3x1/2+9x3)x0.5 =46.565 m3

Khối l-ợng thân mố :
Vtn=(7.15x1.5x11)=117.97 m3
Khối l-ợng t-ờng đỉnh:Vtd=0.5x1.85+x11=10.175 m3
Khối l-ợng bệ mố : Vbm=6x2x12 =144 m3
Ta có khối l-ợng một mố : VM=46.565+117.97 +10.175 +144=318.71m3
Khối l-ợng hai mố : V = 318.71 x 2 = 637.42 (m3 )
Sơ bộ chọn hàm l-ợng cốt thép trong mố 80 kg / m3
Khối l-ợng cốt thép trong 2 mố là : G=0.08x637.2=50.99 T
3 . Tính toán sơ bộ số l-ợng cọc trong móng
Tính toán sơ bộ số l-ợng cọc trong móng cho mố và trụ bằng cách xác định các tải
trọng tác dụng lên đầu cọc, đồng thời xác định sức chịu tải của cọc. Từ đó sơ bộ chọn số
cọc và bố trí cọc.
3.1. Xác định tải trọng tác dụng lên đáy mố
Xác định số cọc trong mố M0
- Lực tính toán đ-ợc xác định theo công thức:
Q

Trong đó:

yi Qi

Qi = Tải trọng tiêu chuẩn

i

-

i

yi : Hệ số điều chỉnh và hệ số tải trọng

Hệ số tải trọng đ-ợc lấy theo bảng 3.4.1-2 (22TCN272-05)

SVTH : Nguyễn Mạnh C-ờng
MSV : 100549

Lớp : CĐ 1101

25