THUYET MINH cầu luc

Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

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

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CẦU

NĂM 2016

MỤC LỤC
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 1


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

SVTH: Lê Huy Lực

GVHD : Nguyễn Thị Phương

Trang: 2


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CƠ SỞ
1.1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU
1.1.1. Giao thông.
Vị trí Sông Hồng là cửa ngõ để thông qua các tỉnh thành phố lân cận. Vị trí thuận lợi
về giao thông và kinh tế yêu cầu cần có cầu thông qua để giảm thiểu ùn tắc giao thông và
thúc đẩy phát triển kinh tế và các ngành khác.
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.
Cây cầu qua Sông Hồng nối địa phận huyện Lâm Thao với huyện Tam Nông tỉnh
Phú Thọ đã được xây dựng từ lâu dưới tác dụng của môi trường do đó nó không thể đáp ứng
tốt được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày càng tăng cao hiện nay.
Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp do đó lưu lượng xe chạy qua cầu bị
hạn chế nên vấn đề đặt ra xây thêm cây cầu mới để đáp ứng nhu cầu giao thông.
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 Phú Thọ 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.
Vị trí cầu bắc qua sông Hồng có vị trí quan trọng trong việc lưu thông đi lại của người
dâncùng với sự phát triển mạnh của tỉnh, do vậy lượng lưu thông qua vị trí này rất đông.
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.
Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua
Sông Đà nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết. Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 3


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

thông ngày càng cao của địa phương. Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế
phát triển đặc biệt là ngành công nghiệp.
Cầu Cẩm Khê nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnh
Phú Thọ. Nó là cửa ngõ là mạch máu giao thông quan trọng giữa tỉnh và các vùng kinh tế
mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế tỉnh, văn hóa xã hội của tỉnh.
Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa
hai khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh đặc biệt khi các khu công nghiệp được
mở ra thì đây là tuyến quan trọng quá trình vận chuyển hàng hóa từ khu này sang nơi khác
cùng như ra ngoài tỉnh.
Do tầm quan trọng như trên, nên việc cần thiết phải xây dựng cầu mới là cần thiết và
cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh.
1.2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
1.2.1. Vị trí công trình.
* Vị trí tiểu dự án 2.
Tiểu dự án 2 :thuộc vị trí hạ lưu Sông Hồng nối huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ với
huyện Lâm Thao tỉnh Phú Thọ với tổng chiều dài đoạn tuyến là 150m
+ Điểm đầu : thuộc địa phận huyện Tam Nông –tỉnh Phú Thọ
+ Điểm cuối : thuộc địa phận huyện Lâm Thao –tỉnh Phú Thọ
1.2.2. Điều kiện tự nhiên.
1.2.2.1. Địa hình khu vực cầu.
Cầu Cẩm Khê bắc qua hạ lưu sông Hồng là một sông nằm giữa 2 huyện Tam Nông và

Lâm Thao tỉnh Phú Thọ, nằm trên đường quốc lộ 32C giao với Đường TL320. Sông có lòng
sông ổn định, nơi có nước chảy đều, không có xoáy.
`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, , có một mùa đông lạnh. Mùa mưa kéo
dài từ tháng VI đến tháng X có gió mùa hạ mát,gây mưa.Mùa khô bắt đầu từ tháng XI đến
tháng V năm sau, có gió mùa đông lạnh khô.
Sau đây là một số đặc trưng khí hậu:
a. Nhiệt độ:
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 4


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

Nhiệt độ không khí trung bình tháng năm: 20.90C
Nhiệt độ không khí tối cao tuyệt đối: 41.20 C
Nhiệt độ không khí tối thấp tuyệt đối: 5.10 C
Bảng 1: Bảng nhiệt độ trung bình tháng
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Ttb(oC)

6.3

17.2

20.1

23.5

27.9

28.6

29.5

28.0

27.2

24.7

21.6

17.7

Tmax(oC)

198 20.8

23.4

27.4

31.4

32.7

32.7

32.3

31.6

28.8

25.7

22.2

Tmin(oC)

142 15.3

18.1

21.7

24.2

25.7

25.9

25.5

24.5

22.5

18.6

15.4

b. Mưa:
Tổng lượng mưa trung bình hằng năm đạt 1609 mm, tháng có lượng mưa lớn nhất là
tháng VIIIbình quân hàng năm lên tới 273 mm, tháng có lượng mưa nhỏ nhất là tháng XII
bình quân là 19 mm. Tổng lượng mưa trong mùa mưa đạt chiếm 75% - 85% tổng lượng
mưa cả năm.
Bảng 2: Bảng lượng mưa trung bình tháng (mm)
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

X
(mm)

26

30

44

102

185

269

267

273

188

148

55

19

c. Độ ẩm:
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
1.2.2.3. Đặc điểm thuỷ văn.
a. Đặc điểm thủy văn khu vực
Toàn bộ khu vực cầu Cẩm Khê trong lưu vực khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt, mùa
mưa kéo dài từ tháng V đến tháng X và mùa khô từ tháng XI đến tháng V năm sau:

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 5


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

Mưa phân bố đều và dạng địa hình trên khu vực sôngdo đó ảnh hưởng trực tiếp
đến phân bố dòng chảy.Lượng mưa khá phong phú nhưng phân bố không đều theo không
gian. Lượng mưa năm khá lớn nhưng chủ yếu tập trung vào mùa mưa. Lượng mưa năm biến
động rất mạnh so với yếu tố khí tượng khác, giá trị cực đại tiểu cực đại của lượng mưa có
thể chênh nhau từ hai đến ba lần.
Chế độ nước trên sông Hồng chia thành hai mùa rõ rệt, mùa lũ bắt đầu từ tháng V
và kết thúc vào tháng X. Mùa lũ chậm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Lũ lớn nhất ở phía
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 IV, tháng cạn nhất là tháng III.
Dòng chảy trên lưu vực sông Hồng được hình thành từ mưa là chủ yếu. Tổng
lượngbình quân nhiều năm khoảng 118 tỷ m 3. Biên độ lượng nước lớn nhất đạt tới 13.1m.

Thời gian lũ lên tương đối ngắn, đa số các trận lũ lớn là 3 đến 7 ngày. Ba tháng dòng chảy
lớn nhất là tháng 6,7, 8chiếm tới 54 đến 55 lượng dòng chảy năm. Trận lũ lịch sử ở hạ lưu
sông Hồng xuất hiện vào tháng 8/1971.
Theo đề bài cho số liệu thủy văn tính toán như sau:
-Cao độ mực nước lịch sử

Hmax= 34.33 m

:

-Cao độ H1%

: H1% = 27.33 m

-Cao độ mực nước thông thuyền

: Htt = 24.33 m

-Cao độ mực nước thấp nhất

:

Htn = 22.33 m

b. Đặc điểm thuỷ văn khu vực cầu Cẩm Khê.
Thuỷ văn tại cầu CẨM KHÊ sau khi tính toán có kết quả như sau :

Tần suất
Lý trình
tính

toán

Tên cầu

1

CẨM
KHÊ

Km31+340.41 P = 1%

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

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 :
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 6


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

Lớp 1: Cát hạt trung, sạn nhỏ màu vàng, trạng thái dời dạc. Lớp đất này xuất hiện
hầu hết ở các lỗ khoan và có bề dày 5m.
+ Chỉ số SPT n = 15
Lớp 2: Cát dày đặc dày 7m.
+ Chỉ số SPT n = 19
Lớp 3: Sét pha - sét dày 3m.
+Chỉ số SPT n = 24
Lớp 4: Sét mềm dày 6m.
+ Chỉ số SPT n = 29
Lớp 5: Sỏi sạn dày 6m.
+Chỉ số SPT n = 32
Lớp 6: Đá nửa cứng dày 5m.
+Chỉ số SPT n = 35
Kết luận :
- Nhìn chung điều kiện địa chất công trình tại khu vực cầu Cẩm Khê khá phức tạp đặc

trưng cho địa chất núi
- Lớp 6 là lớp có khả năng chịu tải nên có thể đặt móng công trình. Nên ta có thể lựa
chọn lớp đất 6 làm giải 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.

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 7


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

1.3. QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU CẨM KHÊ.
1.3.1. Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật.
Cầu Cẩm Khê bắc qua sông Hồng thuộc địa phận huyện Tam Nông nối với huyện Lâm
Thao tỉnh Phú Thọ gồm 5 nhịp có chiều dài toàn cầu L tc=150m (tính đến hết phạm vi đuôi
mố).
1.3.1.1. Quy mô.
- Cầu xây dựng vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép
- Tải trọng thiết kế : HL93, người đi 3.10-3 MPa.

- Khổ cầu : CẨM KHÊ thuộc dự án nâng cấp QL32 có quy mô Bcầu = 11m.
- Sông cấp V có khổ thông thuyền: 25 x 3.5 m
- Cầu nằm trên đường thẳng vuông góc với dòng chảy
- Đường 2 đầu cầu theo tiêu chuẩn chung của cấp đường.
1.3.1.2. Tiêu chuẩn thiết kế.
- 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
1.4. 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.
- 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
thuyền
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 8


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

+ 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:
Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông trong khu vực, ít tác động đến
môi trường dân sinh và xã hội.
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 9


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

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.

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 10


ỏn mụn hc: Thit k cu BTCT

GVHD : Nguyn Th Phng

1.7. XUT CC PHNG N V CU TO CC B PHN CU.
Vic xut v la chn phng ỏn cu l mt bi toỏn tng th nhiu
mt: k thut cụng ngh, quy hoch, mụi trng, kinh t rt phc tp. chn c phng
ỏn tt nht, ngi ta phi thnh lp nhiu phng ỏn, sau ú tớnh toỏn c th tng phng
ỏn v ỏnh giỏ chung. Cỏc phng ỏn cu nờu ra phi c tha món cỏc yờu cu v k
thut: phự hp vi iu kin a hỡnh, a cht thy vn, m bo bn, cng, tui th,
ng thi phi tha món cỏc yờu cu v kinh t: giỏ thnh cụng trỡnh h, thi gian xõy dng
cụng trỡnh ngn gn vi cỏc phng ỏn phõn chia nhp v cỏc loi b phn kt cu cu khỏc
nhau. Ngoi ra, khi la chn phng ỏn cũn cn chỳ ý n cụng ngh thi cụng, iu kin
khai thỏc duy tu bo dng, ý ngha quc phũng v yờu cu m quan ca cụng trỡnh. Nhng
yờu cu ny, tựy tng ni, tng lỳc cú th tr thnh yờu cu khng ch.
Trong khuụn kh ỏn mụn hc, em xut 2 phng ỏn phõn nhp cu vi 02
dng kt cu.

Cn c vo iu kin a cht, khớ hu, thy vn, nhu cu vn ti, nng lc thi
cụng, quy hoch tuyn ng, kh nng cung ng vt t a phng, xu hng thit k hin
hnh v nhim v thit k c giao, ta cú th chn loi cu dm bn BTCT d ng cng
trc.
1.7.1. HAI PHNG N XUT.
1.7.1.1. PHNG N I: CU DM GIN N BấTễNG CT THẫP D
NG LC CNG TRC DM BN RNG.
B trớ chung phng ỏn I

MặT CắT DọC CầU
tỉ lệ :1/525
26000

300

26000

300

26000

300

26000

13550 1300
2000

1500

300

5704

950

300

150

146800
7500

3500 3500

1500

500

11000

1500

500

MặT BằNG CầU

146800

SVTH: Lờ Huy Lc

Trang: 11

300

26000

300

7500


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

Mặt cắt ngang tại vị trí giữa nhịp:

11000

500

1500

1500

Líp BTN dµy 7cm

1200

Líp phñ mÆt cÇu dµy 0.4cm
B¶n mÆt cÇu dµy 20cm

Thông số chính của cầu:
Số lượng dầm dọc trong MCN n (cái) =11 cái;
Số nhịp cầu m (nhịp) =5 nhịp;
Chiều dài nhịp cầu(m) =26 m;
Loại dầm, chiều cao(m) =0.95 m;
Tổng số dầm dọc trên toàn kết cấu nhịp m*n (cái)=55cái.
Bề rộng 1 bên phần bộ hành B2 = 1.5(m). Cao hơn so với mặt cầu hbh (m) =0.3 m;;
Bề rộng ½ phần xe chạy B1 (m.) =3.5 m;
Bề rộng cọc lan can 1 bên cầu B3 (m) =0.5 m;
Bề rộng phần đường dẫn hai đầu cầu Bn (m) =11m;
Chiều dày lớp phủ mặt cầu(hlp) =75mm
Bề rộng mặt cắt ngang kết cấu nhịp cầu: Bcau = B0 + 2*(B1 + B2 + B3) =11 m
Số lượng khe co giãn(khe)=6 khe;
Loại gối cầu, số lượng(cái) = 66cái;
Loại và số lượng trụ(trụ) =4 trụ;
Loại và số lượng mố(mố)= 2 mố chữ U;
Móng: Móng cọc khoan nhồi ϕ=1m , h=25m

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 12

500


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

1.7.1.2. PHƯƠNG ÁN 2: CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ
ỨNG LỰC CĂNG TRƯỚC TIẾT DIỆN SUPER T (4 NHỊP 33m ).
Mặt cắt ngang sông:

MÆT C¾T DäC CÇU
7600

500150

33000

300

33000

149400
300

33000

300

33000

150 500 7600

33000

300

33000

500

1500
1500

500

200x6

3500 3500

MÆT B»NG CÇU

150

Mặt cắt ngang giữa nhịp:

2%

2%

2000

2000

2000

Thông tin cầu:
Lượng dầm dọc trong MCN n (cái) =6cái;
Số nhịp cầu m (nhịp) =4 nhịp;
Chiều dài nhịp cầu(m) =33 m;
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 13

2000


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

Loại dầm, chiều cao(m) : Super T, h=1,75 m;
Tổng số dầm dọc trên toàn kết cấu nhịp m *n (cái)=24 cái
Khoảng cách giữa các dầm dọc S(m) = 1.3m;
Bề rộng 1 bên phần bộ hành B2 = 1.5(m). Cao hơn so với mặt cầu hbh (m) =0.3m;
Bề rộng ½ phần xe chạy B1 (m.) =3.5m;
Bề rộng cọc lan can 1 bên cầu B3 (m) =0.5 m;;
Bề rộng phần đường dẫn hai đầu cầu Bn (m) =12 m;;
Bản mặt cầu BTCT dày 200mm.
Lớp phủ mặt cầu dày 70mm
Bề rộng mặt cắt ngang kết cấu nhịp cầu: Bcau = 12
Số lượng khe co giãn(khe)=5 khe.
Loại gối cầu, số lượng(cái) = 30 cái.
Loại và số lượng trụ(trụ) =3 trụ;
Loại và số lượng mố(mố)= 2 mố chữ U;

Móng: móng cọc khoan nhồi ϕ=1m , h=25m.
1.7.2. TÍNH KHỐI LƯỢNG.
Thông số:
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
1.7.2.1. Phương án I: Dầm bản rỗng.
• Dầm chủ:
3
13000
6000

4000

950

3000

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 14


955

950

475

565

50

920

GVHD : Nguyễn Thị Phương

250

Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

990

990

*Cấu tạo dầm:
Vì là dầm bản rỗng DUL, đúc sẵn, nhịp giản đơn dài 26m nên theo tiêu chuẩn ta chọn
chiều cao dầm:
H = 950mm
+ Diện tích mặt cắt giữa dầm:
Sgd = 990x950 – 2x3,14x150x150 – 2x300x100 =739200(mm2) = 0,74(m2)
+ Diện tích mặt cắt đầu dầm:
Sđd= 990x950 = 940500(mm2) =0.94(m2)
+ Thể tích dầm tính cả đoạn đặc đầu và giữa dầm là:
Vdầm = 0,74x24 + 2x1x0.94 = 19.64 (m3)
+ Thể tích toàn bộ dầm chủ : V= 19.64x55=1080.2 (m3)
Vì dầm dược bố trí khá sát nhau và liên kết bởi các thanh thép lò xo chạy dọc dầm,
cùng với bản mặt cầu giúp phân bố lực ngang tốt, nên trong trường hợp này ta có thể không
dùng dầm ngang.
• Khối lượng bản mặt cầu BTCT

Thể tích bản mặt cầu một nhịp BTCT

:

V= 0,2 x 11 x 26= 57.2(m 3)

Thể tích bản mặt cầu trên toàn cầu

:

V=57.2x5 =286 (m 3)

• Lớp phủ mặt cầu.
Thể tích bản mặt cầu một nhịp

: V=0.004x11x26 =1.144 (m3)

Thể tích bản mặt cầu trên toàn cầu : V=1.144x5 = 5.72 (m3)
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 15


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

Lớp bê tông nhựa

•

Thể tích bê tông nhựa 1 nhịp

: V =0.075x11x26 = 20.02 (m3)

Thể tích bê tông nhựa toàn cầu

: V=20.02x5=100.1 (m3)

Thể tích, khối lượng 1 mố cầu:

Mè CÇU
TØ LÖ : 1/150

500 900 600

2%

2%

1248

7000

11000

5704

500

1500

1050

500

9900

1050

2000

1500
100

+29.00
500

+2.00

1000

2000

1000

500

3000
3000x3=9000

1500

1000

3000

1000

1500

12000

Thể tích bê tông của 1 bên mố cầu
500 900 600

3000

1248

7000

3

2

1500

2000

1500
1500

4

5704

5

1
500

SVTH: Lê Huy Lực

1000

Trang: 16

2000

1000

500

100

3952

•

GVHD : Nguyễn Thị Phương

Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

V=12000x5000x1500 + 2000x12000x5704 + 1500x3952x1 +
3000x7000x1= 9x1010 (mm3) =90.06 (m3)
1.7.2.2. Phương án II: Dầm super T căng trước.
• Dầm chủ
Khối lượng BT dầm chủ:

Mặt cắt chính dầm
-Tại mặt cắt đầu dầm:

S=0.89m
+ Diện tích mặt cắt ngang đầu dầm S= 0.89 (m2)
V = 0.89 × 0.8 × 2 = 1.424( m3 )

+ Thể tích bê tông đầu dầm :

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 17

x3952x5500x1 +


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

-Tại mặt cắt ngang giữa dầm:
+Diện tích mặt cắt ngang : S=0.61 (m2)

S=0.61m
Thể tích phần BT giữa dầm: V=0.61x31.4=19.154 (m3)
+

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 18


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

+ Thể tích bê tông 1 dầm Vdầm=19.154+1.1424=20.58 (m3)
+ Thể tích bô tông toàn bộ dầm chủ trên cầu V=20.58x24=493 (m3)
• Khối lượng bản mặt cầu BTCT
Thể tích bản mặt cầu một nhịp BTCT

:

V= 0,2 x 33x4= 79.2(m 3)

Thể tích bản mặt cầu trên toàn cầu

:

V=79.2x4=316.8 (m 3)

• Lớp phủ mặt cầu.
: V=0.004x33x11 =1.452 (m3)

Thể tích bản mặt cầu một nhịp

Thể tích bản mặt cầu trên toàn cầu : V=1.452x4 = 5.808 (m3)
• Lớp bê tông nhựa
Thể tích bê tông nhựa 1 nhịp

: V =0.07x11x26 = 25.41 (m3)

Thể tích bê tông nhựa toàn cầu

: V=25.41x4=101.64 (m 3)

SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Tổng hợp khối lượng vật liệu 2 phương án :

Tên cấu kiện

P.án I: Dầm bản rỗng

P.án II: Dầm super T

Thể tích bê tông (m3)

Thể tích bê tông (m3)

Dầm chủ

1080.2

493

Dầm ngang

0

0

Lan can

11,76

11.75

Bản mặt cầu

286

316.8

Lớp phủ mặt cầu

5.72

5.808

Lớp bê tông nhựa

100.1

101.64

• Mỹ quan, duy tu bảo dưỡng:
Phương án 1: Dầm bản rỗng.
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 19


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

*Ưu điểm
+ Không gian dưới cầu đồng đều, xe chạy vào cầu tương đối êm thuận.
+ ít phải bảo dưỡng.
+ Quá trình thi công nhanh.
+ Các dầm đặt xít nhau nên liên kết và chịu lực giữa các dầm tốt.
+ Tính toán kết cấu tổng thể đơn giản.
*Nhược điểm
+ Khối lượng vật liệu lớn
+ Tận dụng hết khả năng chịu tải của vật liêu
Phương án 2: Dầm super T .
*Ưu điểm:
+ Cải thiện điều kiện làm việc: giảm độ võng khi chịu tải, tăng mômen kháng nứt.
+ Sử dụng hiểu quả vật liệu cường độ cao, tăng cường độ chống cắt và xoắn.

+ Tăng khả năng chịu mỏi và phục hồi độ võng sau khi nứt.
+ Ưu điểm quan trọng của dầm super T so với các dầm hiện tại đó là bộ ván khuôn cố
định với tấm trượt di động được sử dụng với các loại dầm trong khoảng từ 20m đến 40m ,nó
dẫn tới giảm giá thành xây dựng .
*Nhược điểm:
+Dầm Super T cũng giống các dầm căng kéo trước đó chính là các vết nứt dọc đầu
dầm lúc thả kích ,ngoài ra do cánh dầm rộng nên khi áp dụng cho các cầu trên đường
cong ,có siêu cao cần phải có biện pháp xủ lý bề rộng cánh và tránh tạo bản mặt cầu quá
dầy.
 Vậy từ những yêu cầu về tiến độ và tính mỹ quan, khả năng khai thác sử dụng cầu ta
quyết định chọn phương án 1 làm phương án để thiết kế kĩ thật và thi công.

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 20


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT
CẦU DẦM BẢN DỰ ỨNG LỰC KÉO TRƯỚC
1. CÁC LOẠI VẬT LIỆU
1.1. Cốt thép DƯL.
Sử dụng tao thép 15,24 mm; thép có độ chùng dão thấp theo tiêu chuẩn ASTM
A416 Grade 270.
- Cường độ chịu kéo của thép cường độ cao: fpu = 1860 (Mpa) ( TCN 5.4.4.1/148)
- Mô đun đàn hồi của thép : Ep = 197000 Mpa ( TCN 5.4.4.1/148).
- Tiết diện : A= 140(mm2 )

- Giới hạn ứng suất cho cốt thép cường độ cao: fpy = 0,9fpu = 0,9.1860 = 1674 (Mpa)
+ Sau khi truyền lực :
fpf = 0,74fpu = 0,74.1860 = 1376 (Mpa)
+ Sau mất mát :
fpc = 0,8fpy = 0,8.1674 = 1339 (Mpa)
1.2. Vật liệu bê tong.
- Giới hạn ứng suất cho bê tông :
f’c = 40 Mpa, cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày
f’ci = 0,8f’c=32 Mpa, cường độ lúc căng cốt thép
- Ứng suất tạm trước mất mát- kết cấu DƯL toàn phần: TCN 5.9.4.1
+ ỨS nén : f’ct = 0,55.f’ci=0,55.32=18,7 Mpa
f’ci

+ ỨS kéo : fti = 0,25

=0,25.

32

=1,414 Mpa

Do 1,414 > 1,38 nên dùng fti =1,38Mpa
- Ứng suất ở TTGH sử dụng sau mất mát- kết cấu DƯL toàn phần: TCN 5.9.4.2
+ ỨS nén : fc = 0,45f’c=0,45.40=18 Mpa
f’c

+ ỨS kéo : ft = 0,5
SVTH: Lê Huy Lực

=0,5.

40

= 3,162 Mpa

Trang: 21


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

- Mô đun đàn hồi:
0, 043.γ1,5 . f’c

Ec =

=
0, 043.γ1,5 . f’ci

Eci =

=

0, 043. ( 2400 )

1,5

0, 043. ( 2400 )

. 40

=31975,4 (Mpa)
1,5

. 32

=28599,6 (MPa)

2. BỐ TRÍ CHUNG MẶT CẮT NGANG CẦU
+ Tổng chiều dài toàn dầm là 26 (m), 2 đầu dầm kê lên gối mỗi bên là 0,3 m, chiều
dài nhịp tính toán là 25,4(m).
+ Cầu gồm 11 dầm bản rỗng, chế tạo bằng BT có f’c=40 (Mpa)
+ Bản mặt cầu dày 20 cm, lớp phủ mặt cầu 0,4 cm, lớp BTN dày 7cm.
Chọn mặt cắt ngang dầm chủ: như đã chọn trong phần thiết kế sơ bộ.
Kiểm tra điều kiện chiều cao tối thiếu: (TCN 2.5.2.6.3)
h min = 0, 03L = 0, 03.25, 4 = 0, 762(m) = 762(mm) < h = 1200(mm) ⇒

thỏa mãn

3. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ
3.1. Hệ số sức kháng.
ϕ

Trạng thái giới hạn cường độ : ( TCN 5.5.4.2.1)


uốn và kéo :

1,00



cắt và xoắn :

0,90



nén tại neo :

0,80



Trạng thái giới hạn khác : 1,00
3.2. Các hệ số cho tĩnh tải.
Loại tải trọng

TTGH cường độ 1

TTGH sử dụng

DC(γDC)

1,25(0,9)

1

DW(γDW)

1,5(0,65)

1

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 22


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

4. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ DO TĨNH TẢI
Tải trọng tác dụng lên dầm chủ gồm :

 Tĩnh tải : DC ( DC1,DC2 ) và DW
Trong đó:

- DC1: Khối lượng dầm chủ
- DC2: Khối lượng BMC + ván khuôn + dầm ngang
- DC3: Khối lượng lan can-tay vịn +rào chắn bánh xe

 Hoạt tải : 0,65HL93, PL
Giả thiết tĩnh tải phân bố đều cho mỗi dầm chủ, riêng lan can tay vịn thì tính cho dầm
biên chịu.
4.1. Các tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ.
DC = DCdc+ DCbmc+ DCdn+ DCvk
+ Tải trọng bản thân dầm chủ: DCdc

DC dc=(kN/m)

+ Tải trọng do bản mặt cầu: DC1bmc
DCbmc =(kN/m)

+ Tải trọng do lan can tay vịn: DC2

29
.10
2x25, 4x5
DC2 =
chia đều cho 5 dầm chịu)

=1.14(kN/m) (giả thiết rằng toàn bộ tải trọng lan can tay vịn

+ Tải trọng của lớp phủ: DW
DW =(kN/m)
Bảng tổng kết tĩnh tải tác dụng :

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 23


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

DC dc (kN/m)

19.33

DCdn(kN/m)

0

DCbmc(kN/m)

10.13

DCvk(kN/m)

0

DC2(kN/m)

1.14

DW(kN/m)

3.54

330.6

3.54

4.2. Xác định nội lực dầm chủ.
Tính toán dầm chủ tại 4 mặt cắt : mặt cắt giữa nhịp, mặt cắt 1/4 nhịp, mặt cắt cách
gối 1/8 nhịp, mặt cắt tại gối.
Phương pháp xác định nội lực: Vẽ đường ảnh hưởng cho các mặt cắt rồi xếp tĩnh tải

rãi đều lên đường ảnh hưởng. Nội lực do tĩnh tải gây ra xác định theo các công thức sau:
+Mômen : Mu =
+Lực cắt : Vu =

η.γ i . ∑ ωi .g i

η.g( γ p .∑ ϖ)

với mục đích là tạo ra hiệu ứng tải lớn nhất

Trong đó:
gi : tải trọng dải đều
γi

: hệ số tải trọng

Σωi=

ω+i ωi−

-

: tổng diện tích đường ảnh hưởng tại mặt cắt đang xét

ω+i

: diện tích đường ảnh hưởng lực cắt dương tại mặt cắt đang xét
ωi−
η

: diện tích đường ảnh hưởng lực cắt âm tại mặt cắt đang xét

: hệ số điều chỉnh tải trọng, liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng khi
η

khai thác xác định theo TCN 1.3.2, các hệ số tải trọng đều lấy lớn nhất nên lấy =1.4.2.1.
SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 24


Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT

GVHD : Nguyễn Thị Phương

4.2.1. Xác định mômen.

 Mặt cắt L/8
25,4
3,175
D
DC

Ðah ML/8

30.87

4.41

2,778

Hình 4.1:Đah mômen tại mặt cắt cách gối L/8

Mặt cắt L/4
25,4
6,35
D
DC
45.36

15.11

4.76

Hình 4.2:Đah mômen tại mặt cắt 1/4 nhịp

 Mặt cắt 3L/8

SVTH: Lê Huy Lực

Trang: 25

Ðah M L/4