Đồ án Cầu BTCT UST bán lắp ghép chữ I Cầu BTCT UST lắp ghép chữ T

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
Đề tài: THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG 13
I.Các số liệu ban đầu
1. Đặc điểm khu vực xây dựng cầu
1.1 Địa hình
Khu vực ven sông khá bằng phẳng, mặt cắt ngang sông không đối xứng.
1.2. Địa chất:
Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất khu vực công trình
đi qua có đặc điểm sau:
- Lớp 1: Sét dẻo dày 10m
- Lớp 2: Cát-Sét dày 10.5m
- Lớp 3: Sét dày ∞
1.3. Thuỷ văn:
Các số liệu đo đạc về thủy văn như sau:
- Mực nước cao nhất

: +6.5m

- Mực nước thông thuyền: + 2.5 m
- Mực nước thấp nhất

: + 0.0 m

1.4. Điều kiện cung cấp vật liệu, nhân công:
Nguồn nhân công lao động khá đầy đủ, lành nghề, đảm bảo thi công đúng tiến
độ công việc. Các vật liệu địa phương (đá, cát...) có thể tận dụng trong quá trình thi
công.

2. Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng:
- Quy mô: cầu được xây dựng với quy mô vĩnh cửu.
- Tải trọng thiết kế: Tải trọng HL93; đoàn người 4,2KN/m2.
- Khổ độ cầu: ∑Lo=116m
- Khổ cầu: K = 10.5 + 2 × 0.75 m
- Sông thông thuyền cấp: Cấp V
SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

- Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272 – 05
II. Đề xuất các phương án vượt sông
1. Đề xuất các giải pháp kết cấu:
Từ các số liệu thiết kế ban đầu, kết hợp việc đánh giá, phân tích các điều kiện
như: điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu,…ta có thể đề xuất một số phương
án vượt cầu như sau:
- Phương án 1: Cầu BTCT bán lắp ghép chữ I nhịp giản đơn: 3×41=123m
- Phương án 2: Cầu BTCT ƯST lắp ghép chữ T nhịp giản đơn: 5×24.5=122.5m
2. Phân tích các phương án thiết kế sơ bộ:
Nói chung thì các phương án đã đưa ra đều có tính khả thi và mỗi phương án
đều có một số đặc điểm riêng.
Phương án 1:
Với khẩu độ tỉnh không của cầu là L 0 =116m, ta đưa ra giải pháp kết cấu nhịp
gồm nhịp 5×24.5=122.5m, cầu dầm bê tông cốt thép ƯST lắp ghép chữ T nhịp giản
đơn, vật liệu là bê tông cốt thép dự ứng lực, dầm chữ T được đúc sẵn thi công lắp

ghép, tốc độ thi công công trình nhanh, dầm có độ cứng chống xoắn cao nên tải trọng
tác dụng lên dầm sẽ phân bố nhiều hơn cho các dầm lân cận. Do tiết diện hình hộp nên
chống uốn và chống xoắn tốt khi thi công. Nhược điểm của dầm chữ T là do cánh dầm
rộng nên khi áp dụng cho các cầu đường cong, siêu cao cần phải xử lý bề rộng cánh,
tránh tạo bề mặt cầu quá dày; kết cấu bê tông dầm có thành mỏng nên đòi hỏi cao về
công tác quản lý chất lượng.
Phương án 2 :
Với khẩu độ tỉnh không của cầu là L 0 =116m, ta đưa ra giải pháp kết cấu nhịp
gồm nhịp 3×41=123m, cầu dầm bê tông cốt thép ƯST bán lắp ghép chữ I nhịp giản
đơn, vật liệu là bê tông cốt thép dự ứng lực, dầm chữ I được chế tạo sẵn thi công lắp
ghép với bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ để tạo ra tiết diện cùng chịu lực. So với dầm
chữ T, khả năng chịu xoắn của dầm chữ I kém hơn, khi thi công bản mặt cầu phải làm
ván khuôn khó hơn nhưng chế tạo dầm ngang đơn giản và chi phí lại rẻ hơn nhiều so
với dầm chữ T.
2. Kiểm tra phương án để thiết kế sơ bộ (2 phương án):
* Phương án 1:
 Khẩu độ cầu:
SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Kiểm tra theo điều kiện:
Ltt0 − L0yc
L0yc

× 100% <= 5%

Trong đó:
+
+
+

L0

yc

L0

tt

L0

tt

: khẩu độ tĩnh không yêu cầu,

L0

yc

= 116 m.

: khẩu độ tĩnh không thực tế của cầu:
= ∑Lhợp+ (nnhịp+1)∆ - 2bm - ∑bt

∑L

i

+

: tổng chiều dài kết cấu nhịp.

∑b

i

+

∑b

: tổng chiều dài tĩnh không ứng với MNCN do trụ chiếm chỗ.
m

+
: tổng chiều dài kết cấu nhịp bị mố chiếu chỗ (vì là mố vùi nên không có phần
chắn nước ứng với MNCN do mô đất chiếm chỗ).
Ta có: Khẩu độ cầu :
L0

tt

= 122.5+(3+1)0.1-2×1-2×1.6=117.7 (m)

Ta có:

==1.44% < 5%. Vậy khẩu độ đạt yêu cầu.

 Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ nhịp gồm 5 nhịp: 5×24.5(m).
- Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2 m.
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ
quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép
- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

- Các lớp mặt cầu gồm:
+ Lớp BTN hạt mịn dày 7 cm tạo mui luyện 2% để tạo độ dốc dọc nước chảy của bản
mặt cầu có thể được tiến hành bằng việc cho chênh gối của các dầm T kê lên trụ hoặc
mố mà không cần tạo độ chênh ngay trên bản mặt cầu.
+ Lớp mui luyện dày 13 cm ở giữa MCN cầu để tạo độ dốc ngang.
+ Lớp phòng nước 0.4cm
 Kết cấu mố trụ:
- Kết cấu mố: Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c = 30Mpa, bản quá độ đầu cầu bằng
,

BTCT có

f c = 25Mpa

,

, đá kê gối BTCT có

f c = 25Mpa

. Móng mố sử dụng móng cọc

,

BTCT có

f c = 30Mpa

kích thước 40x40cm chiều dài dự kiến L=14m.

- Kết cấu trụ:
Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ
dùng móng cọc bằng BTCT có f’c =30Mpa, kích thước 40x40cm chiều dài dự kiến
L=15m.
* Phương án 2:
 Khẩu độ cầu:
Kiểm tra theo điều kiện:
Ltt0 − L0yc
L0yc

× 100% <= 5%

Trong đó:
+
+
+

L0

yc

L0

tt

L0

tt

: khẩu độ tĩnh không yêu cầu,

L0

yc

= 116 m.

: khẩu độ tĩnh không thực tế của cầu:
= ∑Lhợp+ (nnhịp+1)∆ - 2bm - ∑bt

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

∑L

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

i

+

: tổng chiều dài kết cấu nhịp.

∑b

i

+

∑b

: tổng chiều dài tĩnh không ứng với MNCN do trụ chiếm chỗ.
m

+
: tổng chiều dài kết cấu nhịp bị mố chiếu chỗ (vì là mố vùi nên không có phần

chắn nước ứng với MNCN do mô đất chiếm chỗ).
Ta có: Khẩu độ cầu :
L0

tt

= 123+(3+1)0.1-2×1-2×1.6=118.1 (m)

Ta có:

==1.79% < 5%. Vậy khẩu độ đạt yêu cầu.

 Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ nhịp gồm 3 nhịp: 3x41(m).
- Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2 m.
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ
quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép
- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC
- Các lớp mặt cầu gồm:
+ Lớp BTN hạt mịn dày 7 cm tạo mui luyện 2% để tạo độ dốc dọc nước chảy của bản
mặt cầu có thể được tiến hành bằng việc cho chênh gối của các dầm T kê lên trụ hoặc
mố mà không cần tạo độ chênh ngay trên bản mặt cầu.
+ Lớp mui luyện dày 13 cm ở giữa MCN cầu để tạo độ dốc ngang.
+ Lớp phòng nước 0.4cm
 Kết cấu mố trụ:

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

5

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

- Kết cấu mố: Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c = 30Mpa, bản quá độ đầu cầu bằng
,

BTCT có

f c = 25Mpa

,

, đá kê gối BTCT có

f c = 25Mpa

. Móng mố sử dụng móng cọc

,

BTCT có

f c = 30 Mpa

kích thước 40x40cm chiều dài dự kiến L=15 m.

- Kết cấu trụ:

Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ dùng móng
cọc bằng BTCT có f’c =30Mpa, kích thước 40×40cm chiều dài dự kiến L=17m.

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

CHƯƠNG II
PHƯƠNG ÁN I: CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP ƯST LẮP GHÉP CHỮ I
NHỊP GIẢN ĐƠN 3x41=123 m

Chiều rộng phần xe chạy 10,5 m
Chiều rộng phần người đi bộ T= 2x0,75 m
Chọn dạng bố trí phần người đi bộ cùng mức với phần xe chạy, dùng dải phân cách
cứng rộng 25 cm .
Chiều rộng dầm bo cột lan can rộng 25cm
Chiều rộng bản mặt cầu xác định:
Bmc= 10,5 + 2x0,75 + 2x0,25 + 2x0,25 = 13 (m)
1.1 Bản mặt cầu
a. Số liệu chọn
- Theo 22TCN272 - 05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm
(không kể lớp hao mòn) - điều 9.7.1.1. Khi chọn chiều dày bản phải cộng thêm lớp hao
mòn 15mm. Đối với bản hẫng của dầm ngoài cùng, chiều dày bản phải cộng thêm
25mm - điều 13.7.3.5.1. Từ những điều trên ta chọn chiều dày bản là 200mm.
Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:

+ Lớp phòng nước chọn 0.4 cm (dùng redcon 7)
+ Lớp bêtông nhựa dày 7 cm (bt atphan mac 15)
+ Lớp mui luyện dày 13 cm ở giữa MCN cầu để tạo độ dốc ngang.

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

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 T kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ chênh ngay
trên bản mặt cầu.
b. Tính toán các thông số sơ bộ
- Dung trọng của vữa xi măng là 15 kN/m3
- Dung trọng của lớp phòng nước là 22 kN/m3
- Dung trọng của bê tông xi măng là 24 kN/m3
- Dung trọng của bê tông nhựa là 22,5 kN/m3
- Dung trọng của cốt thép là 78,5 K/m3
2.1 Tính toán trọng lượng các bộ phận cầu
2.1.1 Tính toán trọng lượng bản mặt cầu
- Thể tích lớp bê tông nhựa: Vas= 0,07.11.41=31,57 m3
- Trọng lượng lớp bê tông nhựa: Gas= Vas.22,5 = 31,57.22,5=710,325 (kN)
- Thể tích lớp mui luyện: Vml= 0,06.11.41=27,06 (m3)
- Trọng lượng lớp mui luyện: Gml=27,06.15=405,9 (kN)
- Thể tích lớp phòng nước: Vpn=0,004.11.41=1,804 (m3)
- Trọng lượng lớp phòng nước: Gpn=1,804.22=39,688 (kN)

* Trọng lượng toàn bộ lớp phủ bản mặt cầu: 710,325+405,9+39,688=1155,913 (kN)
- Thể tích bản mặt cầu: 0,2.41.13,5=110,7 m3
- Hàm lượng cốt thép chiếm khoảng 1,5kN/m3
⇒

Trọng lượng thép Gct= 110,7 . 1,5 = 166,05 (kN)

- Thể tích cốt thép Vct = 166,05/ 78,5 = 2,115 (m3)
Thể tích bê tông trong bản mặt cầu Vbt= 110,7-2,115=108,585 (m3)
Trọng lượng bê tông trong bản mặt cầu : Gbt=108,585.24=2606,04(kN)
Vậy trọng lượng toàn bản mặt cầu là Gb= Gct+Gbt = 166,05+2606,04=2772,09 (kN)
2.1.2 Lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe
SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Chọn khoảng cách giữa 2 trụ lan can là 2m, sơ bộ thì nhịp 41m ta có 21 trụ
Kích thước lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe cho như hình vẽ:
- Thể tích trụ lan can: Vlc=0,15.0,1.0,9.21.2=0,567 (m3)
- Thể tích chân đế lan can: Vcđ= 0,2.0,5.41.2= 8,2 (m3)
- Thể tích tay vịn: 0,08.0,12.1,9.3.18.2= 1,97 (m3)
- Thể tích phần gờ chắn bánh xe (dải phân cách cứng):
Vbx=0,3..41.2= 5,535 (m3)
Với hàm lượng cốt thép trong lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe khoảng 1kN/m 3
nên:

Trọng lượng cốt thép trong lan can, tay vịn và gờ chắn bánh xe:
Gct = (0,567+8,2+1,97+5,535) . 1,25 = 20,34 (kN)
Thể tích cốt thép trong lan can tay vịn và gờ chắn bánh xe:
Vct = 20,34/78,5 = 0,26 (m3)
Thể tích bê tông trong lan can tay vịn và gờ chắn bánh xe:
Vbt = 20,34 – 0,26 = 20,08 (m3)
Trọng lượng bê tông trong lan can, tay vịn và gờ chắn bánh xe:
Gbt = 20,8. 24 = 481,92 (kN)
Tổng trọng lượng là : 20,34 + 481,92= 502,26(kN)
2.1.3 Dầm chủ
a. Cấu tạo dầm chủ
Các thông số thiết kế gồm:
- Chiều rộng phần xe chạy: Kw = 10,5 m
- Chiều rộng phần người đi bộ: T = 0,75 m
- Chọn dạng bố trí phần người đi bộ cùng mức với phần xe chạy, dùng dải phân cách
cứng rộng 25 cm .
- Chiều rộng dầm bo cột lan can rộng 25cm.

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

- Chiều rộng toàn cầu được xác định theo công thức:
Bmc= Kw+2T+0,25x2+0,25x2= 10.5+2x0,75+1=13(m)
- Khoảng cách giữa các dầm chủ thích hợp nhất là 2÷2,5(m)

- Chọnsố lượng dầm chủ: Nb = 6
- Khoảng cách S giữa các dầm chủ:
S = 2,2(m)
Suy ra: Sk= (13 – 5.2,2)/2=1(m)
Chiều cao dầm chính:
Hdc = lnhịp=41= 2,05 (m)
Chi tiết kích thước dầm chủ như hình vẽ:
Mặt cắt tại giữa nhịp

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

Mặt cắt tại gối

10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Mặt cắt dọc dầm chủ nhịp 41m (đơn vị mm)
b. Tính khối lượng dầm chủ
- Diện tích mặt cắt ngang của dầm chủ tại giữa dầm:
A= 60.6+12.80+(80+18).0,5.11+18.141+(18+60).0,5.15+20.60 = 6182 cm2
- Diện tích mặt cắt ngang của dầm chủ tại gối:
A = 60.6+12.80+(80+60).0,5.3,5+60.183,5 = 12575 cm2
- Thể tích của một dầm chủ:
V= V1+V2+V3
Trong đó:
V1= 0,6182.(41-2.1,5-2.1,5)=21,637 m3

V2=.1,5.2 = 2,814 m3
V3= 1,2575.1,5.2 = 3,773 m3
=> Thể tích của dầm chủ: V= 21,637+2,814+3,773 = 28,224 m3
* Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép thường trong dầm là 2,5÷3 (kN/m 3)
Từ đó suy ra trọng lượng cốt thép trong dầm là: Gsg= 2,5.28,2224 = 70,56 (kN)
Do đó, thể tích cốt thép trong dầm: 70,56/78,5= 0,899 (m3)
Thể tích bê tông còn lại là: Vcg=28,224-0,899=27,325 (m3)
Trọng lượng BT dầm: Gcg= 28,224.24= 677,376 (kN)
Tổng trọng lượng toàn dầm: Gg= Gsg+Gcg=70,56+677,376 = 747,936 (kN)
Vậy khối lượng 6 dầm chủ (một nhịp) là: 747,936.6=4487,616 (kN)
2.1.4 Dầm ngang

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Dầm ngang được bố trí tại 3 vị trí: 2 dầm ngang đầu dầm và 1 dầm ngang ở
chính giữa dầm.
a. Dầm ngang ở giữa nhịp: Số lượng dầm ngang: N= Nb-1= 5 dầm
- Kích thước dầm ngang như hình vẽ:

+ Chiều cao dầm: hdn= 1790 mm
+ Bề rộng dầm: Bdn=20 cm
+ Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang:
Adn= 1,4.0,12 + (1,4+1,79).0,5.0,11 + 1,41.1,4+(1,41+1,37).0,5.0,15 = 2,525 m2

+ Thể tích một hệ dầm: V1hn=5.0,2.2,525=2,525 m3
b. Dầm ngang tại gối: Số lượng dầm ngang Nn= (Nb-1).2= 10 dầm

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

+ Chiều cao dầm ngang: hdn=hdc-60= 1540 mm
+ Chiều dày dầm ngang: d= 20mm
+ Bề rộng dầm ngang: Bdn= 2050-600 = 1450 mm
+ Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang:
Ahn= 1,4.0,12 + (1,4+1,6).0,5.0,35+1,6.1,835 = 3,629 m2
+ Thể tích một hệ dầm:
V1hn=5.0,2.2.3,629= 3,629 m3
Thể tích 2 hệ dầm ngang loại này:
Vhbs= 2.3,629= 7,258 m3
Tính tổng cộng dầm ngang:
Vậy, tổng thể tích 3 dầm ngang:
Vhb= Vhbb+ Vhbs= 2,525 + 7,258 = 9,783 m3
* Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép thường trong dầm là 2,5÷3 (kN/m 3)
Từ đó suy ra trọng lượng cốt thép trong dầm là: Gsg=2,5.9,783= 24,46 (kN)
Do đó, thể tích cốt thép trong dầm: 24,46/78,5=0,312 (m3)
Thể tích BT còn lại là: Vcg= 9,783 – 0,312 = 9,471 (m3)
Trọng lượng BT dầm: Gsg= 9,471.24=227,304 (kN)
Tổng trọng lượng toàn dầm: Gg=Gsg+Gcg=24,46+227,304= 251,764 (kN)

2.1.5 Trọng lượng tấm đan
Tấm đan được bố trí kê nằm trên các dầm chủ chữ I, có tác dụng như cotpha để
thi công bản mặt cầu,và để lại trên cầu.
Theo mặt cắt ngang số lượng tấm đan được bố trí : n=5 tấm, chiều dài mỗi tấm
là 1,2 m. Để thuận tiện cho việc thi công và cẩu lắp ta chế tạo thành nhiều tấm nhỏ,
mỗi tấm có kích thước: 1,2x1,0 (m) và có bề dày 8cm.
Số lượng tấm đan được bố trí trên 1 nhịp 41 m là: N=5*41=205 tấm
Tiết diện mặt cắt ngang của tấm đan:

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Thể tích 1 tấm đan: V= 1,6.0,06.1= 0,096 m3
Khối lượng 1 tấm đan: G= 24.0,096= 2,304 kN
Tổng khối lượng của tất cả tấm đan trên 1 nhịp là:
G= 2,304.205= 472,32 kN
Bảng Tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của 1 nhịp 3*41m
ST
T
1
2
3
4
5

6

Hạng mục

Số lượng

Lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe
Các lớp phủ mặt cầu
Bản mặt cầu
Tấm đan
Dầm ngang
Dầm chủ
Tổng cộng (1 nhịp)

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

2 (hàng)
1
1
5
3
6

14

Tổng khối lượng
(kN)
502,26
1155,913
2772,09

472,32
251,764
4487,616
9641,963


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

2.2 Mố và trụ cầu
2.2.1 Mố
Ta có chiều cao đất đắp của mố ≥4m, dầm kê lên mố là dầm có chiều dài 41m, qua
xem xét các loại mố ta chọn mố chữ U có các kích thước như hình vẽ sau:

Mố A

Mố B

 Tính khối lượng mố A như sau:
- Phần bệ mố: V1= 1,5.3.14 = 63 m3
- Phần tường thân mố: V2=1,75.1,5.14 = 36,75 m3
- Phần tường cánh: V3= ((1+4,3).2,8.0,5 + 1.4,3) = 11,72 m3
- Phần nhô của bản giảm tải:
V4= (13 – 2.0,5).0,35.(0,35+0,35/2) = 2,205 m3
- Phần kê đá gối: V5= 1.0,2.1.6 = 1,2 m3
- Phần bản giảm tải: V6= 3.0,1.(13 – 0,5.2) = 3,6 m3
- Phần tường đỉnh: V7= 0,4.2,55.13 = 13,26 m3
=> Tổng thể tích toàn bộ mố: Vmố= ∑Vi = 131,735 m3
Hàm lượng cốt thép trong mố khoảng 1kN/m3

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Trọng lượng cốt thép trong mố: Gmố= 131,735 .1 = 131,735 kN
Thể tích thép trong mố: VCTmố = 131,735 /78,5 = 1,678 m3
Thể tích bê tông trong mố: VBTmố= 131,735 – 1,678 = 130,057 m3
Trọng lượng bê tông trong mố: GBTmố= 130,057.24 = 3121,368 kN
=> Trọng lượng của mố: GmốA= GCTmố+GBTmố= 131,735 + 3121,368 = 3253,103 kN
 Tính khối lượng mố B như sau:
- Phần bệ mố: V1= 1,5.3.14 = 63 m3
- Phần tường thân mố: V2=2,95.1,5.13 = 57,525 m3
- Phần tường cánh: V3= ((1+5,5).2,8.0,5 + 1.5,5) = 14,6 m3
- Phần nhô của bản giảm tải:
V4= (13 – 2.0,5).0,35.(0,35+0,35/2) = 2,205 m3
- Phần kê đá gối: V5= 1.0,2.1.6 = 1,2 m3
- Phần bản giảm tải: V6= 3.0,1.(13 – 0,5.2) = 3,6 m3
- Phần tường đỉnh: V7= 0,4.2,55.13 = 13,26 m3
=> Tổng thể tích toàn bộ mố: Vmố= ∑Vi = 155,39 m3
Hàm lượng cốt thép trong mố khoảng 1kN/m3
Trọng lượng cốt thép trong mố: Gmố= 155,39 .1 = 155,39 kN
Thể tích thép trong mố: VCTmố = 155,39 /78,5 = 1,98 m3
Thể tích bê tông trong mố: VBTmố= 155,39 – 1,98 = 153,41 m3
Trọng lượng bê tông trong mố: GBTmố= 153,41.24 = 3681,84 kN

=> Trọng lượng của mố: GmốB= GCTmố+GBTmố= 155,39 + 3681,84 = 3837,23 kN
2.2.2 Trụ cầu
Chọn loại trụ thân hẹp để dễ thoát nước và tránh va đập do cây trôi.

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

Chọn kích thước ban đầu trụ như theo hình vẽ sau:

2.2.2.1 Trụ biên trái (9,2m):

- Phần bệ trụ: V1= 3.1,5.10,6 = 47,7 m3

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

17

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

- Phần thân trụ: V2= 1,4.6.8,4 + 3,14.0,62.6 = 77,34 m3
- Phần đỉnh trụ: V3= 1,5.1,8.13 – 1,7.0,9.1,8 = 32,346 m3

- Phần đá kê gối: V4= 1,3.0,2.1.5 = 1,3 m3
=> Tổng cộng thể tích 1 trụ bên trái: Vtrụbiêntr= ∑Vi= 158,686 m3
Hàm lượng cốt thép trong trụ là khoảng 1 kN/m3
Hàm lượng cốt thép trong trụ: Gcttrụ= 158,686 .1 = 158,686 kN
Thể tích cốt thép trong trụ: Vcttrụ= 158,686 /78,5 = 2,02 m3
Thể tích bê tông trong trụ: Vbttrụ=158,686 – 2,02 =156,666 m3
Trọng lượng bê tông trụ: Gbttrụ= 156,666.24 = 3759,984 kN
=> Trọng lượng trụ biên bên trái:
Gtrụbiêntr= 158,686 + 3759,984 = 3918,67 kN

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

2.2.2.2 Trụ biên phải (9,7m)

- Phần bệ trụ: V1= 3.1,5.10,6 = 47,7 m3
- Phần thân trụ: V2= 1,4.6,5.8,4 + 3,14.0,62.6,5 = 83,79 m3
- Phần đỉnh trụ: V3= 1,5.1,8.13 – 1,7.0,9.1,8 = 32,346 m3
- Phần đá kê gối: V4= 1,3.0,2.1.5 = 1,3 m3
=> Tổng cộng thể tích 1 trụ bên phải: Vtrụbiênph= ∑Vi= 165,136 m3
Hàm lượng cốt thép trong trụ là khoảng 1 kN/m3
Hàm lượng cốt thép trong trụ: Gcttrụ= 165,136 .1 = 136,314 kN
Thể tích cốt thép trong trụ: Vcttrụ= 165,136 /78,5 = 2,014 m3

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Thể tích bê tông trong trụ: Vbttrụ=165,136 – 2,014 =163,122 m3
Trọng lượng bê tông trụ: Gbttrụ= 163,122.24 = 3914,928 kN
=> Trọng lượng trụ biên bên phải:
Gtrụbiênph= 165,136 + 3914,928 = 4080,064 kN
Bảng tổng kết khối lượng cho kết cấu phần dưới
STT
1
2
3
4

Hạng mục
Mố A
Mố B
Trụ biên trái
Trụ biên phải

Số lượng
1
1
1

1

Khối lượng (kN)
3253,103
3837,230
3918,670
4080,064

2.3 Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu
2.3.1 Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu
2.3.1.1 Xét mố cầu
Các tải trọng tác dụng lên mố (Theo TTGH cường độ 1):
Rmố= Rbt+Rht+Rkcn
Trong đó: Rbt là trọng lượng bản thân của mố; Rbt = 1,25.Gmố (kN)
Suy ra: Rbt = 1,25.3253,103= 4066,379 (kN)
Rkcn là áp lực tĩnh tải ở phần trên tác dụng lên mố
Rkcn= (1,25DC+1,5DW)ω
Với:
DC: Tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ và dầm ngang, lan can tay vịn, gờ chắn
bánh xe, tấm đan và bản mặt cầu trên 1m dài cầu
(DC= 8486,05/41 = 206,98 kN/m)
DW: Tĩnh tải phần thân của các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài
(DW = 1155,913/41 = 28,193 kN/m)

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt= Lnhịp – 2a = 41 – 2.0,35 = 40,3 m
Suy ra: ω = 20,15 m:Tổng diện tích đah áp lực lên mố
=> Rkcn= (1,25.206,98 + 1,5.28,193).20,15 = 6065,442 kN
Rht: Áp lực hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố
Rht= η[γLL.m.n.(1+IM).∑PiYi +γLL.ω.m.n.q + γLL.2T.PL.ω]
Với:
γLL = γPL= 1,75: Hệ số vượt tải của LL, PL
(1+IM) = 1,25 là hệ số xung kích
n = 2 là số làn xe
m = 1 là hệ số làn xe (phụ thuộc vào số làn xe n)
η = 1 là hệ số điều chỉnh tải trọng (η= ηR.ηD.ηI

≥1

)

Pi : Tải trọng trục bánh xe.
yi : Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng
9,3 (KN/m) : Tải trọng làn thiết kế
PL = 4,2 KN/m2 : Tải trọng người đi
2.T = 2.0,75 m : Tổng bề rộng phần dành cho người đi bộ
+ Xét xe tải thiết kế 3 trục:

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

21

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

Rht= 1,75.1.2.1,25.[145.(1+0,895) + 35.0,79] + 1,75.20,15.1.2.9,3 +
1,75.2.0,75.4,2.20,15 = 2201,15 kN
+ Xét xe tải thiết kế 2 trục:

Rht
=

1,75.1.2.1,25.110.(1+0,97) + 1,75.20,15.1.2.9,3 + 1,75.2.0,75.4,2.20,15
= 1826,099 kN
Như vậy, ta chọn xe tải 3 trục thiết kế để tính toán
Bảng áp lực đặt lên hai mố cầu
Mố
A
B

Rbt (kN)
4066,379
4796,54

Rkcn (kN)
6065,442
6065,442

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

Rht (kN)
2201,15
2201,15

22

R(kN)
12332,971
13063,132


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

2.3.1.2 Xét trụ cầu
Các tải trọng tác dụng lên trụ (theo TTGH cường độ 1):
Rtrụ = Rbt + Rht +Rkcn
Trong đó:
Rbt là trọng lượng bản thân của trụ. Rbt = 1,25.Gtrụ
Rkcn là áp lực tĩnh tải ở phần trên tác dụng lên trụ
Rkcn = ( 1,25DC + 1,5 DW ).ω
DC: Tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ và dầm ngang, lan can tay vịn, gờ
chắn bánh xe, tấm đan và bản mặt cầu trên 1m dài cầu
(DC= 8486,05/41 = 206,98 kN/m)
DW: Tĩnh tải phần thân của các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài
(DW = 1155,913/41 = 28,193 kN/m)
ω = 40,3 (m):Tổng diện tích đah áp lực lên trụ
=> Rkcn= (1,25.206,98 + 1,5.28,193).40,3 = 12130,884 kN
Rht là áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên trụ.

Rht= η[γLL.m.n.(1+IM).∑PiYi +γLL.ω.m.n.q + γLL.2T.PL.ω]
Với:
γLL = γPL= 1,75: Hệ số vượt tải của LL, PL
(1+IM) = 1,25 là hệ số xung kích
n = 2 là số làn xe
m = 1 là hệ số làn xe (phụ thuộc vào số làn xe n)
η = 1 là hệ số điều chỉnh tải trọng (η= ηR.ηD.ηI
Pi : Tải trọng trục bánh xe.
yi : Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng
9,3 (KN/m) : Tải trọng làn thiết kế

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

23

≥1

)


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

PL = 4,2 KN/m2 : Tải trọng người đi
2.T = 2.0,75 m : Tổng bề rộng phần dành cho người đi bộ
Trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từng trụ một, đối với
từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi. Hơn nữa, để tính phản lực gối phải tổ hợp
xe theo một cách nữa như sau:
“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này

cách bánh sau xe kia là 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế,
khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục
3.6.1.3.1 qui trình 22TCN272-05)
Hình vẽ xếp xe và các kết quả tính toán được cho ở bên dưới:
TH1 :

TH2:

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

24


ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LẬP DỰ ÁN CÔNG TRÌNH CẦU

GVHD: TH.S NGUYỄN HOÀNG VĨNH

TH3:

Bảng 2.3 Áp lực tác dụng lên các trụ
Tên trụ

Trụ biên trái

Trụ biên phải

Các trường
hợp xếp xe

Rbt (KN)

Rkcn (KN)

Rht (KN)

R (KN)

1

4898,339

12130,884

3095,26

20124,483

2

4898,339

12130,884

2704,62

19733,843

3

4898,339

12130,884

3780,82

20810,043

1

5100,080

12130,884

3095,26

20326,224

2

5100,080

12130,884

2704,62

19935,584

3

5100,080

12130,884

3780,82

21011,784

Tóm lại áp lực lớn nhất của các trụ là :
+ Trụ biên trái: R = 20810,043kN
+ Trụ biên phải: R = 21011,784kN

II. Tính số lượng cọc trong bệ mố, trụ:
1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:
Sử dụng cọc đóng bằng BTCT TD 35x35cm. Chiều dài cọc dự kiến là 20,5 m. Phần
ngàm vào đài cọc dài 30cm, đoạn đập đầu cọc dài 20cm, vậy phần cọc cắm vào đất là
20m.

SVTH: HỒ NGỌC HẬU – LỚP: K713GT

25