Đồ án Lập dự án công trình cầu

ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG MỞ ĐẦU:
ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN VƯỢT SÔNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC
PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG
1. Đặc điểm của 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:
Địa chất lòng sông tương đối tốt, số liệu khảo sát địa chất lòng sông cho thấy có 3
lớp đất:
+ Lớp 1: Bùn cát dày (0.7m).
+ Lớp 2: Sét mềm (B=6) dày 4m.
+ Lớp 3: Cát lẫn cuội sỏi (e= 0.3) dày vô cùng.
1.3. Thuỷ văn:
Số liệu khảo sát thuỷ văn cho thấy:
+ Mực nước cao nhất: + 7.19 m.
+ Mực nước thông thuyền: + 3.93 m.
+ Mực nước thấp nhất: + 0.79 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. Các chỉ tiêu kỹ thuật:
+ Cầu vượt sông cấp V có yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 30 m.
+ Khẩu độ cầu: L0 = 166 m.
+ Khổ cầu: 10.5 + 2×0.75 m.
+ Tải trọng thiết kế: HL93.
+ Đoàn người PL = 3 KN/m2.

3. Đề xuất các phương án vượt sông:
3.1. Giải pháp chung về kết cấu:
3.1.1. Kết cấu nhịp:

Do sông cấp V yêu cầu khẩu độ thông thuyền 20 m, nên bố trí nhịp giữa >22m.

SVTH:

Trang 1


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

3.1.2. Mố:

Chiều cao đất đắp sau mố tương đối nhỏ <8 m, nên ta dùng mố chữ U cải tiến.
3.1.3. Trụ:

Chiều cao trụ không lớn lắm, ta dùng trụ đặc thân hẹp, không giật bậc.
3.1.4. Móng:

Điều kiện địa chất lòng sông khá tốt nên đề xuất dùng móng cọc đóng ma sát đài
thấp hoặc đài cao.
3.2. Đề xuất các phương án vượt sông:
3.2.1. Chọn cao độ đáy dầm cầu:
Cao độ đáy dầm cầu được chọn theo 2 điều kiện sau:
+ Cao độ đáy dầm cầu ≥ MNCN + 1.0m = 7.19m + 0.5m = 7.69m.
+ Cao độ đáy dầm cầu ≥ MNTT + HTT =3.93 m + 4.0m = 7.93m

(HTT: Tra bảng với sông cấp 5 là: 4.0m).
Vậy ta chọn cao độ đáy dầm cầu là 9.5m.
3.2.2. Phân nhịp:
Các căn cứ để phân nhịp như sau:
+ Khẩu độ cầu: L0=166m.
+ Yêu cầu thông thuyền: Cấp V → Ltt ≥ 32m.
Chiều dài toàn nhịp: L = L0tk + (5÷8) = 166 + 8 = 174(m).
3.2.2.1. Phương án 1: Cầu dầm giản đơn BTCT ứng suất trước lắp ghép chữ I:
Phân nhịp 5×35m
Khẩu độ tính toán: L0tt = L - 2×bm - nt×bt = 166 - 2×1 - 4×1.6 = 157.6 m.
Kiểm tra điều kiện:

tk
|Ltt
0 - L0 |

tk
Max(Ltt
0 ;L0 )

=

|157.6 - 166|
Max(157.6 ;166)

=

|𝟏𝟓𝟕.𝟔 − 𝟏𝟔𝟔|
𝟏𝟔𝟔

= 0.49% < 5% .

→ Thỏa mãn điều kiện.
3.2.2.2. Phương án 2: Cầu dầm liên tục BTCT dự ứng lực : Phân nhịp 50 +74+50
Khẩu độ tính toán: L0tk = L - 2×bm - nt×bt = 174 - 2×1 - 2×2.2 = 167.6 m.
Kiểm tra điều kiện:

tk
|Ltt
0 - L0 |

tk
Max(Ltt
0 ;L0 )

=

|167.6 - 166|
Max(167.6 ;166)

=

|𝟏𝟔𝟕.𝟔− 𝟏𝟔𝟔|
𝟏𝟔𝟕.𝟔

→ Thỏa mãn điều kiện.

SVTH:

Trang 2

= 0.95% < 5% .


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

PHƯƠNG ÁN 1:
CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊTÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT
TRƯỚC LẮP GHÉP CHỮ I
( 5 nhịp × 32m)
1. NHỊP 32m :

Mặt cắt ngang

1.1. Bản mặt cầu :
1.1.1. 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.
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.
1.1.2. Tính toán các thông số sơ bộ :

+ Dung trọng của bêtông ximăng là 2.4 T/m3.
+ Dung trọng của bêtông nhựa là 2.25 T/m3.
+ Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m3.
+ Thể tích của lớp BT nhựa Vas=Apmc ×30 = 13×0.07×30 = 27.3 m3.
+ Khối lượng lớp BT nhựa Gas=Vas×2.25 = 27.3×2.25 = 61.425 T.
SVTH:

Trang 3


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

+ Khối lượng lớp phòng nước dày 0.4cm: 0.004×30×14×1.5 = 2.52 T.
+ Khối lượng lớp tạo độ dốc 2% :2× 0.5×6.5×6.5.0.02×30×2.2 = 55.77 T.
=> Khối lượng lớp phủ mặt cầu : 119.715 T.
1.2. Lan can :
Vì không có dãi phân cách nên ta thiết kế lan can tay vịn cứng có khả năng chống lại
lực va của xe, các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:
+ Với diện tích phần bệ Ab = 500×500 -

𝜋 ×310×310
4

= 174500mm2 , liên tục 2 bên cầu

+ Diện tích phần trụ :At = 60000mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số
lượng là 15 trụ.
+ Thể tích bê tông Vcp =0.1745×30×2+0.6×0.1×15×2 = 12.27 m3.

+ Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %.
+ Ta có thể tích cốt thép trong lan can :
Vsp = Vp.kp = 12.27×1,5% = 0,184m3.
+ Khối lượng cốt thép trong lan can là:
Gsp = Vsp.γs = 0.184×7.85 = 1,444 T.
+ Thể tích BT trong lan can:Vcp = Vcp – Vsp = 12.27 – 0.184 = 12.086m3.
+ Khối lượng BT trong lan can: Gcp = Vcp.γc = 12.086×2.4 = 28.992 T.
+ Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp = 1.444 + 28.992 = 30.436 T.
1.3.Dầm chủ:
1.3.1.Cấu tạo dầm chủ:

Chọn các kích thước dầm như hình vẽ sau:
+ Với khổ cầu 9.5 + 2×1.5, ta có bề rộng cầu:
B = 9.5 + 2×1.5 +2×0.25+ 2×0.5 = 14.0 m.
+ Chọn số lượng dầm chủ là: n = 7 dầm.
+ Chọn loại dầm chữ T.
+ Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ:
S=

B 14
  2m.
n 7

 Chọn S = 2m.
+ Khoảng cách từ dầm chủ ngoài cùng đến cánh
hẫng:
Sk =

B  ( N  1) xS 14  (7  1) x2


 1m.
2
2

+ Chiều cao
Tại vị trí giữa dầm
SVTH:

tối

thiểu

dầm

chủ:

Trang 4


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

Hg

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

=

1 1
1 1
(  )  lnhip  (  )  30  (1.2  2)m.

15 25
15 25

+ Ta chọn chiều cao dầm chủ là 1.5 m.
+ Chiều dài đoạn vút nguyên :
→Chọn Lbhgr = 1.5 m.
+ Chiều dài đoạn vút xiên dầm :
Lbhsk = 0.5Hg= 0.5×1.5 = 0.75 m.
→Chọn Lbhsk = 1 m.
1.3.2. Tính khối lượng của dầm chủ:
Từ những kích thước đã chọn ở trên ta có:
+ Diện tích mặt cắt ngang ở giữa dầm: 0.84 m2.
+ Diện tích mặt cắt ngang ở đầu dầm: 1.18 m.2
+ Thể tích dầm chính chưa tính đoạn vút:
Vg1 = 0.84×(30 - 2×1.5 - 2×1) = 21 m3.
+ Thể tích đoạn vút hai bên dầm :
Vbhgr = 2×1.18×1.5=3.54 m3.
+ Thể tích đoạn vút xiên :
Vbhsk = 2×Lbhsk×

Tại vị trí đầu dầm

0.84  1.18
0.84  1.18
= 2×1×
= 2.02 m3.
2
2

+ Thể tích toàn bộ đoạn vút của một dầm T:

Vbh = Vbhgr + Vbhsk = 3.54 + 2.02 = 5.56 m3.
+ Thể tích của một dầm T: Vg = Vg1 + Vbh = 21 + 5.56 = 26.56m3.
+ Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm chính là: kp = 300kg/1m3BT.
+ Khối lượng cốt thép trong dầm chính: Gsg = Vg× kp = 26.56×300×10–3= 7.968 T.
=>Thể tích cốt thép : Vsg = Gsg÷ γc = 7.968÷7.85 = 1.015m3.

+ Thể tích bê tông trong dầm chính : Vcg = Vg–Vsg = 26.56 - 1.015 = 25.545 m3.
+ Khối lượng bê tông trong dầm chính : Gcg = Vcg.γc= 25.545×2.4 = 61.308 T.
+ Khối lượng toàn bộ 1 dầm chính là: Gg = Gsg+Gcg = 7.968 + 61.308 = 69.276 T.
1.4. Dầm ngang:
1.4.1. Chọn số dầm ngang:
Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm cầu, L/4, L/2
Số lượng dầm ngang : 30 dầm.
1.4.2. Tính toán thông số sơ bộ:
Các thông số dầm ngang được thể hiện ở hình trên:

SVTH:

Trang 5


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

Nhịp dầm
Đầu dầm
+ Bề rộng dầm ngang là 20cm.
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 1.9 m2
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 1.82 m2

+ Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 0.2×1.9 = 0.38 m3
+ Thể tích 1 dầm ngang tại vị đầu dầm : 0.2×1.82 = 0.364 m3
=>Tổng thể tích dầm ngang : 0.38×18 + 0.364×12 = 11.208 m3
+ Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là 300kg/1m3BT
+ Khối lượng cốt thép trong dầm chính:
Gshb = Vhb× kp = 300×10–3×11.208 = 3.3624 T.
=>Thể tích cốt thép: Vshb = Gshb÷ γc = 0.428 m3 
+ Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 11.208 ˗ 0.428 = 10.78 m3
+ Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 10.78×2.4 =25.872 T.
+ Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Gshb+Gchb= 3.3624 + 25.872 = 29.2344 T
Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của nhịp 30m:
STT

Hạng mục

Số lượng

Tổng khối
lượng (T)

1

Lan can, tay vịn

2

30.436

2

Lớp phủ

1

119.715

3

Dầm ngang

30

29.2344

4

Dầm chủ

7

484.932

Tổng cộng

668.0414

2. MỐ VÀ TRỤ CẦU:
2.1.Mố:
SVTH:

Trang 6


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

2.1.1. Mố A:
Ta có chiều cao đất đắp của mố là 5.5m, dầm kê lên mố là dầm có nhịp 30m, chọn mố
chữ U cải tiến có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:

Mố trái của phương án cầu dầm bán lắp ghép chử T
●

Tính khối lượng mố như sau:

+ Phần thân mố và tường đỉnh:
V1 = 7.725×14 = 108.15 m3
+ Phần tường cánh: (dày 0.4m)
V2 = 2×0.4×16.73 = 13.384 m3
+ Phần đá kê gối:
V3 = 0.2×0.9×1×7 = 1.26 m3
SVTH:

Trang 7


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

+ Phần bệ mố:
V4 = 2×3×15= 90 m3
+ Tổng thể tích toàn bộ mố:Vab = ∑Vi = 212.794 m3
+ Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng kab = 200kg/1m3 BT.
=>Từ đó ta có:
+ Khối lượng cốt thép trong mố: Gsab = 200×10–3×212.794 = 42.559T.
+ Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab - Vsab = 212.794 - 42.559 ÷ 7.85 = 207.37 m3
+ Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc =207.37×2.4 = 497.688 T.
+Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 497.688 + 42.559 = 540.247 T
2.1.2. Mố B:
Ta có chiều cao đất đắp của mố là 4.55m, dầm kê lên mố là dầm có nhịp 30m, chọn
mố chữ U cải tiến có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:

Mố phải của phương án cầu dầm bán lắp ghép chử T
SVTH:

Trang 8


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

● Tính khối lượng mố như sau:
+ Phần thân mố và tường đỉnh:
V1 = 6.225×14 = 87.15 m3
+ Phần tường cánh: (dày 0.4m)
V2 = 2×0.4×11.845 = 9.476 m3
+ Phần đá kê gối:

V3 = 0.2×0.9×1×7 = 1.26 m3
+ Phần bệ mố:
V4 = 2×3×15 = 90 m3
+ Tổng thể tích toàn bộ mố:
Vab = ∑Vi = 87.15 + 9.476 + 1.26 + 90 = 187.886 m3
+ Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng kab = 200kg/1m3 BT.
=>Từ đó ta có
+ Khối lượng cốt thép trong mố: Gsab = 200×10–3×187.886 = 37.577 T
+ Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab - Vsab = 187.886 - 37.577÷7.85 = 183.099m3
+ Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc = 183.099×2.4 = 439.438T
+ Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 439.438 + 37.577 = 477.015T

2.2. Trụ cầu:
Chọn kích thước trụ như hình vẽ:
Trụ của phương án cầu dầm bán lắp ghép chử T
+ Phần bệ trụ:V1 = 2×3×10 = 60 m3
SVTH:

Trang 9


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

+ Phần thân trụ:V2 = 6.6×( 7.8×1.2 + 3.14×0.62) = 69.237m3
+ Phần xà mũ trụ:V3 = 0.7×1.6×14 + 0.8×1.6×(14 + 9)÷2 = 30.4 m3
+ Phần đá kê gối:V4 = 1.1×1×0.2×7 = 1.54 m3
+ Tổng cộng thể tích trụ:
Vp1 = ∑Vi = 60 + 69.237 + 30.4 + 1.54 =161.177m3

+ Khối lượng cốt thép kp = 200kg/1m3 BT
=>Suy ra :
Khối lượng cốt thép trong trụ:
Gsp = 200×10–3×161.177 = 32.235 T.
+ Thể tích cốt thép trong trụ:
Vsp = 32.235 ÷ 7.85 = 4.106 m3
+ Thể tích BT trong trụ:
Vcp = Vp1 - Vsp = 161.177 - 4.106 = 157.071m3
+ Khối lượng BT: Gcp = 157.071×2.4 = 376.97 T.
+ Tổng khối lượng trụ:Gp1 = Gcp + Gsp = 376.97 + 32.235 = 409.205T.
Bảng tổng kết khối lượng của kết cấu phần dưới :
Hạng mục

Khối lượng (T)

Mố A

540.247

Mố B

477.015

Trụ 1

409.205

Trụ 2

409.205

Trụ 3

409.205

Trụ 4

409.205

Tổng

2654.082

3. TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG MỐ VÀ TRỤ:
3.1.Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:
3.1.1. Xét mố cầu:
a, Xét mố cầu A:
➢ Sơ đồ tính:

SVTH:

Trang 10


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

DC =

𝐷𝐶𝑑𝑐 +𝐷𝐶𝑑𝑛 +𝐷𝐶𝑙𝑐𝑡𝑣

DW =

30
𝐷𝐶𝑙𝑝
30

×9.81 =

=

119.715
30

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

484.932+29.2344+30.436
30

×9.81= 178.085 kN/m.

×9.81 = 39.15 kN/m.

PL = 4.3 kN/m2.
Chiều dài tính toán của nhịp:
Ltt = lnhịp – 2a
Với chọn a = 0.3 ( đối với 33 ≥ ltt ≥ 24).
=> Ltt = 30 - 2×0.3 = 29.4m.
➢ Xét xe tải thiết kế (xe 3 trục):

HL93: 35–145–145 kN.

Tải trọng làn: TTL = 9.3 kN.
Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ mố:
∑PA = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1
SVTH:

Trang 11


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

Xác định các giá trị:
PKCNCĐ1 = η×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.
Trong đó: γDC = 1.25
γDW = 1.5
η = η D × η R × η I ≥ 0.95 (chọn η = 1).
Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×178.805 + 1.5×39.15)×29.4÷2 = 4148.8 (kN).
PmốCĐ1 = γDC ×mmố×9.81 = 1.25×540.247×9.81 = 6624.78 (kN).
PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+ γPL×PL×2T×ω]
Trong đó: γLL = 1.75
γPL = 1.75
(1 + IM) = 1.25
n: số làn xe. N=

𝑊
3500

=

9500
3500

= 2.71: vậy chọn n = 2(làn).

m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 1 khi n =2.
∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)
= max (145×1+145×0.854+35×0.707 ; 110×1+110×0.96)
= max (293.575 ; 215.6) = 293.575 (kN).
Vì tải trọng là: 0.65HL93, nên ∑Pi×φi = 0.65×293.575 = 190.824 (kN).
Vậy,
PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×2×1×(1 + 0.25)×190.824+1.75×2×1×9.3×29.4÷2+
1.75×4.3×2×1.5×29.4÷2] = 1645.2 (kN)
∑PA = 4148.8 + 6624.78+ 1645.2 = 12418.78 (kN).
b, Xét mố cầu B:
➢ Sơ đồ tính:

DC =

𝐷𝐶𝑑𝑐 +𝐷𝐶𝑑𝑛 +𝐷𝐶𝑙𝑐𝑡𝑣

DW =

30
𝐷𝐶𝑙𝑝
30

×9.81 =

=

119.715
30

484.932+29.2344+30.436
30

×9.81= 178.805 kN/m.

×9.81 = 39.15 kN/m.

PL = 4.3 kN/m2.
Chiều dài tính toán của nhịp:
Ltt = lnhịp – 2a
SVTH:

Trang 12


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

Với chọn a = 0.3 ( đối với 33 ≥ ltt ≥ 24).
=> Ltt = 30 - 2×0.3 = 29.4m
➢ Xét xe tải thiết kế (xe 3 trục):

HL93: 35–145–145 kN.
Tải trọng làn: TTL = 9.3 kN.
Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ mố:

∑PB = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1
Xác định các giá trị:
PKCNCĐ1 = η ×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.
Trong đó: γDC = 1.25
γDW = 1.5
η = η D × η R × η I ≥ 0.95 (chọn η = 1).
Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×178.805 + 1.5×39.15)×29.4÷2 = 4148.8 (kN).
PmốCĐ1 = γDC ×mmố×9.81 = 1.25×477.015×9.81 = 5849.4 (kN).
PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+ γPL×PL×2T×ω]
Trong đó: γLL = 1.75
γPL = 1.75
(1 + IM) = 1.25
n: số làn xe. N=

𝑊
3500

=

9500
3500

= 2.71: vậy chọn n = 2(làn).

m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 1 khi n =2.
∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)
SVTH:

Trang 13

ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

= max (145×1+145×0.854+35×0.707 ; 110×1+110×0.96)
= max (293.575 ; 215.6) = 293.575 (kN).
Vì tải trọng là: 0.65HL93, nên ∑Pi×φi = 0.65×293.575 = 190.824 (kN).
Vậy,
PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×2×1×(1 + 0.25)×190.824+1.75×2×1×9.3×29.4÷2+
1.75×4.3×2×1.5×29.4÷2] = 1645.2 (kN)
∑PB = 4148.8 + 5849.4 + 1645.2 = 11643.4 (kN).
3.1.2.Xét trụ cầu :
Ở đây bốn trụ cầu có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ tính cho
một trụ còn các trụ kia tương tự.
Trụ P1

Cần chú ý rằng: 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 thứ hai 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
22TCN25,332–05)
Hình vẽ xếp xe và các kết quả tính toán được cho ở bên dưới:
Hình vẽ xếp xe trụ P1:
Trường hợp 1:

Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ trụ:
∑P1 = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1

SVTH:

Trang 14


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

Xác định các giá trị:
PKCNCĐ1 = η×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.
Trong đó: γDC = 1.25
γDW = 1.5
η = η D × η R × η I ≥ 0.95 (chọn η = 1).
Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×178.805 + 1.5×39.15)×29.4 = 8297.6 (kN).
PmốCĐ1 = γDC ×mtrụ×9.81 = 1.25×409.205×9.81 = 5017.88 (kN).
PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+ γPL×PL×2T×ω]
Trong đó: γLL = 1.75
γPL = 1.75
(1 + IM) = 1.25
n: số làn xe. N=

𝑊
3500

=

9500
3500

= 2.71: vậy chọn n = 2(làn).

m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 1 khi n =2.
∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)
= max (145×1+145×0.854+35×0.854 ; 110×1+110×0.96)
= max (298.72 ; 215.6) = 298.72 (kN).
Vì tải trọng là: 0.65HL93, nên ∑Pi×φi = 0.65×298.72 = 194.168 (kN).
Vậy,
PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×2×1×(1 + 0.25)×194.168+1.75×2×1×9.3×29.4+
1.75×4.3×2×1.5×29.4] = 2470.16(kN)
∑P1 = 8297.6 + 5017.88 + 2470.16 = 15785.64(kN).
Trường hợp 2:

Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ trụ:
∑P1 = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1
Xác định các giá trị:
PKCNCĐ1 = η ×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.
Trong đó: γDC = 1.25
γDW = 1.5
η = η D × η R × η I ≥ 0.95 (chọn η = 1).
Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×178.805 + 1.5×39.15)×29.4 = 8297.6 (kN).
PmốCĐ1 = γDC ×mtrụ×9.81 = 1.25×409.205×9.81 = 5017.88 (kN).
SVTH:

Trang 15


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

PLL+PLCĐ1 = η ×[0.9×(γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω)+
γPL×PL×2T×ω]
Trong đó: γLL = 1.75
γPL = 1.75
(1 + IM) = 1.25
n: số làn xe. N=

𝑊
3500

=

9500
3500

= 2.71: vậy chọn n = 2(làn).

m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 1 khi n =2.
∑Pi×φi = 145×φ1+145×φ2+35×φ3 + 145×φ4+145×φ5+35×φ6
= 145×1+145×0.854+35×0.707 +145×0.197+145×0.344+35×0.49
=389.17 (kN)
Vì tải trọng là: 0.65HL93, nên ∑Pi×φi = 0.65×389.17 = 252.96 (kN).
Vậy,
PLL+PLCĐ1 = 1×[0.9×(1.75 ×2×1×(1 + 0.25)×252.96+1.75×2×1×9.3×29.4)+
1.75×4.3×2×1.5×29.4] = 2521 (kN)
∑P1 = 8297.6 + 5017.88+ 2521 = 15836.48(kN).
Tải trọng tác dụng tại trường hợp bất lợi hơn nên ta lấy gia trí tải trọng theo
trường hợp 2.
+Kích thước và cấu tạo bản quá độ:

–Trọng lượng bản quá độ:
Gqđ = 4×13.2×0.2×2.4×9.81=248.62 kN.
Bảng tổng kết giá trị tải trọng tại bệ :

SVTH:

Hạng mục

Tải trong (kN)

Mố A

12418.78
Trang 16


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

Mố B

11643.4

Trụ 1

15836.48

Trụ 2

15836.48

Trụ 3

15836.48

Trụ 4

15836.48

II. Tính số lượng cọc trong bệ móng mố, trụ:
1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:
Sử dụng cọc đóng bằng BTCT TD 40x40cm. Chiều dài cọc dự kiến là 19,5 m. Phần
ngàm vào đài cọc dài 30cm, đoạn đập đầu cọc dài 20cm, , vậy phần cọc cắm vào đất là
19m.
Cọc trong móng có thể phá hoại do một trong hai nguyên nhân sau:
- Bản thân cường độ vật liệu làm cọc bị phá hoại.
- Đất nền không đủ sức chịu tải.
Do vậy khi thiết kế cần phải xác định cả hai trị số về sức chịu tải của cọc. Sức chịu
tải của cọc theo cường độ vật liện (Pr) và sức chịu tải theo cường độ đất nền (Qr).
Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:
Ptt= min Pr , Qr .
1.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
Pr= Pn.
Trong đó:
Cọc BTCT có :
Pn= ×[0,85×f’c×(Ag –Ast) + fy×Ast].
Pr- Sức kháng lực dọc trục tính toán (N).
Pn- Sức kháng lực dọc trục danh định (N).

f’c- Cường độ qui định của bêtông ở tuổi 28 ngày; f’c = 30MPa.
Ag- Diện tích mũi cọc(mm2); Ag= 160000 mm2.
fy- Giới hạn chảy qui định của cốt thép (MPa); fy = 420MPa.
Ast- Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 416, Ast= 804,4mm2.
- Hệ số sức kháng, tra bảng 3.12 trang 124 sách Nền móng; = 0,83.
Thay các giá trị vào công thức trên ta được:
Pn=0.83  [0.85  30  (160000 – 804.4) + 420  804.4]= 3649.788(kN).
1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Giả thiết lực ma sát quanh thân cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi mỗi
lớp đất và phản lực ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của
cọc được xác định theo công thức:
Pdn = 0,7  m  ( 1u  i li   2 .R.F )
Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong dất, lấy m=1.
1 ,  2 : hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất

với cọc và sức chịu tải của đất ở mũi cọc, chọn phương pháp hạ cọc bằng cách đóng
cọc đặc bằng búa Diesel nên 1  1 ;  2  0,9
F: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc; F = 0,16m2
SVTH:

Trang 17


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

R: cường độ giới hạn trung bình của lớp đất ở mũi cọc, tra bảng phụ lục 3.3
trang 253 sách Nền móng, R=470(T/m2).
U: chu vi tiết diện ngang thân cọc u = 1,6m

fi: ma sát giữa cọc và đất.
Cọc tiết diện 40x40cm, chiều dài l = 19,5m, đóng xuyên qua các lớp:
- Lớp 1: á sét B=0,4;
- Lớp 2: sét B =0,4;
- Lớp 3: á cát dày vô cùng, độ sệt B=0,3.
Trình tự tính toán:
-

Chia các lớp đất mà cọc đi qua thành các lớp phân tố có chiều dày li  2m;
Dựa vào các số liệu ta có bảng xác định fi và R như sau:

Lớp đất

Á sét dày 9m

Sét dày 9m

Á sét dày ∞

0.5

i
(T/m2)
0.75

 i .li
(T/m)
0.75

2

2

2.1

4.2

2

4

2.7

5.4

2

6

3.1

6.2

2

8

3.3

6.6

2

10

3.4

6.8

2

12

3.56

7.12

2

14

3.72

7.44

2

16

3.86

7.72

1

17

3.92

3.92

1

18.5

5

5

Li (m)

zi (m)

1

Trạng
thái

B = 0.4

B = 0.4

B=0.3

Tổng

z (m)

R
(T/m2)

19

470

61.15

Thay các thông số vừa tìm được vào trên ta được sức chịu tải của cọc theo đất nền :
Pdn = 0,7.1.( 0,9x0,16x470 + 1x1,6x61.15) = 115,864T = 1158,64 kN.
Giả thiết Pđn =1160 kN.
3.2.Tính toán số lượng cọc ở mố và trụ cầu:
Xác định số lượng cọc ở trụ và mố theo công thức:
SVTH:

Trang 18


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

n = .

P

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

CD1 max

i

min( Pvl , Pdn )

Trong đó β : hệ số kể đến tải trọng ngang và mômen.
β=1,6 đối với mố và β=1,5 đối với trụ
BẢNG TỔNG KẾT CHỌN CỌC CUỐI CÙNG


Pmố/trụ

Pcọc

ntính

nchọn

Mố A

1.6

12418.78

1160

17.13

18

Mố B

1.6

11643.4

1160

16.06

18

Trụ P1

1.5

15836.48

1160

20.48

21

Trụ P2

1.5

15836.48

1160

20.48

21

Trụ P3

1.5

15836.48

1160

20.48

21

Trụ P4

1.5

15836.48

1160

20.48

21

Bố trí cọc trong mố A và mố B:

Bố trí cọc trong mố các trụ:

SVTH:

Trang 19


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

PHƯƠNG ÁN 2:
CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊTÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT
TRƯỚC BÁN LẮP GHÉP CHỮ I
( 4 nhịp × 37 m)
1. NHỊP 40m :
Mặt cắt ngang

SVTH:

Trang 20

ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

1.2. Bản mặt cầu :
1.2.1. 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 14 cm ở giữa MCN cầu để tạo độ dốc ngang.
Để tạo độ dốc dọc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hành bằng việc cho
chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ chênh ngay trên bản
mặt cầu.
1.2.2. Tính toán các thông số sơ bộ :
+ Dung trọng của bêtông ximăng là 2.4 T/m3
+ Dung trọng của bêtông nhựa là 2.25 T/m3
+ Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m3
+ Thể tích bản mặt cầu : 0.2×37×14+2×0.5×0.7×0.08×37 = 105.672 m3
=> Khối lượng bản mặt cầu : 105.672×2.4 = 253.613 T.
+ Thể tích của lớp BT nhựa Vas=Apmc×L = 13×0.07×37 = 33.67 m3
+ Khối lượng lớp BT nhựa Gas= Vas×2.25 = 33.67×2.25 = 75.76 T.
+ Khối lượng lớp phòng nước dày 0.4cm: 0.004×37×14×1.5 = 3.108 T.
+ Khối lượng lớp tạo độ dốc 2% : 0.02×6.5×0.5×6.5×2×37×2.2 = 68.783 T.
=>Khối lượng lớp phủ mặt cầu : 147.651 T.
1.2.3. Tấm đan

SVTH:

Trang 21


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

* Cấu tạo tấm đan như hình vẽ:
+ Khối lượng 1 tấm đan BTCT: 1.4×0.08×1×2.5 = 0.28 T.
+ Trọng lượng tấm đan cho nhịp 37m: 37×6×0.28= 62.16 T.
1.3. Lan can :
Vì không có dãi phân cách nên ta thiết kế lan can tay vịn cứng có khả năng chống lại
lực va của xe, các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:
+Với diện tích phần bệ Ab = 500×500 -

𝜋 ×310×310
4

= 174500mm2 , liên tục 2 bên cầu

+Diện tích phần trụ :At = 60000mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng
là 19 trụ.
+Thể tích bê tông Vcp =0.1745×37×2+0.06×19×2 = 15.193 m3.
+Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %.
+Ta có thể tích cốt thép trong lan can :
Vsp = Vp.kp = 15.193×1,5% = 0,228m3.
+Khối lượng cốt thép trong lan can là:

Gsp = Vsp.γs = 0.228×7.85 = 1,79 T.
+Thể tích BT trong lan can:Vcp = Vcp – Vsp = 15.193 – 0.228 = 14.965m3.
+Khối lượng BT trong lan can: Gcp = Vcp.γc = 14.965×2.4 = 35.916 T.
+Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp = 1.79 + 35.916= 37.706 T.
1.4.Dầm chủ:
1.3.1.Cấu tạo dầm chủ:

SVTH:

Chọn các kích thước dầm như hình vẽ sau:

Trang 22


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

+Với khổ cầu 9.5 + 2×1.5, ta có bề rộng cầu:
B = 9.5 + 2×1.5 +2×0.25+ 2×0.5 = 14.0 m.
+ Chọn số lượng dầm chủ là: n = 7 dầm.
+ Chọn loại dầm chữ I.
+ Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ:
S=

B 14
  2m.
n 7

 Chọn S = 2m.

+ Khoảng cách từ dầm chủ ngoài cùng đến
cánh hẫng:
Sk =

B  ( N  1) xS 14  (7  1) x2

 1m.
2
2

+ Chiều cao tối thiểu dầm chủ:
Hg=
1 1
1 1
(  )  lnhip  (  )  37  (1.48  2.45)m.
15 25
15 25

Tại vị trí đầu dầm
+ Ta chọn chiều cao dầm chủ là 1.85 m.
+ Chiều dài đoạn vút nguyên :
→Chọn Lbhgr = 1.5 m.
+ Chiều dài đoạn vút xiên dầm :
Lbhsk = 0.5Hg= 0.5×1.85 = 0.925 m.
→Chọn Lbhsk = 1 m.
1.3.2. Tính khối lượng của dầm chủ:
Từ những kích thước đã chọn ở trên ta có:
+ Diện tích mặt cắt ngang ở giữa dầm: 0.648 m2.
+ Diện tích mặt cắt ngang ở đầu dầm: 1.144 m.2
+ Thể tích dầm chính chưa tính đoạn vút:

Vg1 = 0.648×(37 - 2×1.5 - 2×1) = 20.736 m3.
+ Thể tích đoạn vút hai bên dầm :
Vbhgr = 2×1.144×1.5=3.432 m3.
+ Thể tích đoạn vút xiên :
Vbhsk = 2×Lbhsk×

Tại vị trí đầu dầm

0.648  1.144
0.648  1.144
= 2×1×
= 1.792 m3.
2
2

+ Thể tích toàn bộ đoạn vút của một dầm T:
Vbh = Vbhgr + Vbhsk = 3.432 + 1.792 = 5.224 m3.
SVTH:

Trang 23


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

+ Thể tích của một dầm T: Vg = Vg1 + Vbh = 20.736 + 5.224 = 25.96m3.
+ Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm chính là: kp = 300kg/1m3BT.
+ Khối lượng cốt thép trong dầm chính: Gsg = Vg× kp = 25.96×300×10–3= 7.788 T.
=>Thể tích cốt thép : Vsg = Gsg÷ γc = 7.788÷7.85 = 0.992m3.

+ Thể tích bê tông trong dầm chính : Vcg = Vg–Vsg = 25.96 - 0.992 = 24.968 m3.
+ Khối lượng bê tông trong dầm chính : Gcg = Vcg.γc= 24.968×2.4 = 59.923 T.
+ Khối lượng toàn bộ 1 dầm chính là: Gg = Gsg + Gcg = 7.788 + 59.923 = 67.711 T.
1.4. Dầm ngang:
1.4.1. Chọn số dầm ngang:
Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm cầu, L/4, L/2
Số lượng dầm ngang : 30 dầm.
1.4.2. Tính toán thông số sơ bộ:
Các thông số dầm ngang được thể hiện ở hình trên:

Nhịp dầm
Đầu dầm
+ Bề rộng dầm ngang là 20cm.
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 2.66 m2
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 2.444 m2
+ Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 0.2×2.66 = 0.532 m3
+ Thể tích 1 dầm ngang tại vị đầu dầm : 0.2×2.444 = 0.4888 m3
=>Tổng thể tích dầm ngang : 0.532×18 + 0.4888×12 = 15.442 m3
+ Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là 300kg/1m3BT
+ Khối lượng cốt thép trong dầm chính:
Gshb = Vhb× kp = 300×10–3×15.442 = 4.6326 T.
=>Thể tích cốt thép: Vshb = Gshb÷ γc = 4.6326÷7.85 = 0.59 m3 
+ Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 15.442 - 0.59 = 14.852 m3
SVTH:

Trang 24


ĐAMH: Lập dự án công trình cầu

GVHD:TS.Cao Văn Lâm

+ Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 14.852×2.4 =35.645 T.
+ Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Gshb+Gchb = 4.6326+35.645 = 40.2774 T.
Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của nhịp 30m:
STT

Hạng mục

Số lượng

Tổng khối
lượng (T)

1

Lan can, tay vịn

2

37.706

2

Lớp phủ

1

147.651

3

Dầm ngang

30

35.645

4

Tấm đan

222

62.16

5

Bản mặt cầu

1

253.613

6

Dầm chủ

7

473.977

Tổng cộng

1010.752

1. MỐ VÀ TRỤ CẦU:
2.1. Mố:
2.1.1. Mố A:
Ta có chiều cao đất đắp của mố là 8.5m, dầm kê lên mố là dầm có nhịp 37m, chọn mố
chữ U cải tiến có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:

SVTH:

Trang 25