đề cương lý thuyết thiết kế cầuchuyên ngành kinh tế xây dựng

I. LÝ THUYẾT.
1. Vẽ sơ đồ một công trình cầu qua sông gồm 3 nhịp. Chỉ rõ các bộ phận cơ bản và tác
dụng? Nêu các kich thước cơ bản của công trình cầu này? (Yêu cầu có hình vẽ minh
họa).
Trả lời:
* sơ đồ 1 công trình cầu qua sông gồm 3 nhịp:

1- Kết cấu nhịp ; 2- trụ ; 3- mố ; 4- gối cầu ; 5- móng

6- mô đất đắp ¼ nón ; 7- nền đường đầu cầu
- Tác dụng:
+ kết cấu nhịp: có tác dụng trực tiếp đỡ các tải trọng trên cầu. Gồm các bộ
phân cơ bản như: bộ phận mặt cầu, bộ phận chịu lực chính , các bộ phận
liên kết và gối cầu
+ trụ cầu: tiếp nhận tải trọng bản thân nhịp, tải trọng động, tải trọng gió, va đập tàu thuyền
và lũ
+ mố cầu: bô phận chuyển tiếp giữa đường và cầu, bảo đảm xe chạy êm thuận từ đường vào
cầu. Ngoài tiếp nhận tải trọng trụ cầu, mố cầu còn làm việc như một thanh chống, tiếp nhận
các áp lực đẩy ngang của đất đầu cầu.
+ gối cầu: giúp truyền tải trọng từ kết cấu nhịp xuống các kết cầu phần dưới, là liên hệ giữa
các kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới của công trình cầu
+ móng công trình: có tác dụng truyền và phân bố toàn bộ tải trọng xuống nền đất sao cho
toàn bộ kết cấu đứng vững trên đất mà không bị phá hoại do nền đất bị vượt quá sức chịu tải
* các kích thước cơ bản của công trình cầu:
- chiều dài cầu L o : là khoảng cách giữa đuôi của 2 mố hay khoảng cách giữa các đầu mút
của kết cấu nhịp tiếp xúc trực tiếp với đất đắp đầu cầu.
- chiều dài nhịp cầu L: khoảng cách tim các trụ hoặc khoảng cách từ tim trụ đến đầu dầm
trên mố
- chiều dài nhịp cầu tính toán L tti : khoảng cách giữa tim 2 gối cầu tính từ tim gối cầu đầu
này của dầm đến tim gối cầu đầu kia của dầm.
- khổ giới hạn: khoảng không gian chống không có chướng ngại. Được giành cho thông xe

trên cầu hoặc thông xe dưới cầu hoặc thông thuyền dưới cầu
- chiều cao kiến trúc h kt : là khoảng cách từ mặt xe chạy đến điểm thấp nhất của đáy kết cấu
nhịp
- chiều cao tĩnh không dưới cầu H 0 :
+ trường hợp sông có thông thuyền: là khoang cách từ đáy kết cấu nhịp đến mực nước thông
thuyền
- MNTN: mực nước thấp nhất, xác định bằng cao độ mực nước thấp nhất vào mùa khô
- MNTT: mực nước thông thuyền, là mực nước cao nhất cho phép tàu bè qua lại 1 cách an
toàn
- MNCN: mực nước cao nhất, được xác định theo số liệu quan trắc thủy văn về mực nước lũ
tính toán theo tần suất quy định tùy theo công trình

2. Trình bày các tài liệu cần điều tra khảo sát tại vị trí cầu? Nêu mối liên quan của các
tài liệu này đến công tác thiết kế?
Trả lời:
1


* các tài liệu cần điều tra khảo sát tại vị trí cầu và mối liên quan của chúng đến công
tác thiết kế:
- đo vẽ bình đồ khu vực: kể cả khu vực dự kiến bố trí công trường và đường đầu cầu,
trắc ngang sông tại vị trí cầu.
- điều tra thủy văn: điều tra các mực nước: mực nước thấp nhất, mực nước cao nhất,
mực nước thông thuyền,.. vận tốc dòng chảy độ dốc dòng sông, bề rộng dòng sông,
tình hình xói bồi, vật trôi cây trôi vào mùa lũ. Các tài liệu này dùng tính toán khẩu độ
cầu, đường xói lở, quyết định chiều cao đáy dầm, thiết kế các công trình bảo vệ và nắn
dòng chảy
- điều tra địa chất công rình: bao gồm xác định vị trí các lỗ khoan và khoan thăm dò
để biết địa chất chỗ xây dựng, xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất, vẽ mặt cắt địa chất
của sông tại vị trí cầu thể hiện chiều dày các lớp đất, loại đất, các tính năng cơ lý của

đất... nhằm phục vụ cho việc thiết kế nền móng,chọn loại móng và chiều sâu đặt
móng.
- điều tra khí tượng: bao gồm thời tiết, khí hậu, mùa khô, mùa mưa bão, hướng gió....
các tài liệu này rất cần cho việc bố trí công trường, vạch tiến độ thi công và liên quan
tới thiết kế kỹ thuật như tính lực gió, tính ảnh hưởng biến dạng do nhiệt độ..
- điều tra khả năng cung cấp nhân lực, nguyên vật liệu địa phương: các xí nghiệp công
nghiệp có liên quan cung ứng vật tư, máy móc, thiết bị năng lượng, phương tiện vận
chuyển, đường giao thông sắt, thủy bộ, tình hình cung cấp lương thực, thực phẩm, chất
đốt phục vụ sinh hoạt. Tình hình an ninh và phong tuc tập quán địa phương.các tài liệu
này cần cho thiết kế tổ chức thi công nhằm rút ngắn thời gian xây dựng và hạ giá
thành công trình.

3. Trình bày nội dung chi tiết của các giai đoạn thiết kế cầu (đối với dự án thiết kế ba
bước)?
Trả lời:
* bước 1:thiết kế cơ sở

2


- vạch ra các phương án cầu, các phương án này khác nhau về kết cấu vật liệu. Trên cơ
sở mặt cắt địa chất đặc điểm thủy văn và 1 số tài liệu đã liên quan thu thập được
- nội dung của công việc thiết kế cơ sở bao gồm:
+ vẽ lại bình đồ, trắc dọc, vị trí cầu
+ tính toán lưu lượng khẩu độ cầu, xác định cao độ vai đường đứng đầu cầu
+ phân chia nhịp và lập các phương án cầu dựa vào kích thước sơ bộ, tính toán sơ bộ
khối lượng
+ chọn loại móng và mố trụ, dựa vào điều kiện địa chất cụ thể
+ lập bảng so sánh khối lượng và giá thành các bộ phận chủ yếu
+ khi so sánh về chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật cần chú ý đến mức độ công nghiệp thi công,

việc áp dụng công nghệ mới và đặc biệt cần chú ý đến vẻ đẹp mỹ quan công trình cầu
- sau khi so sánh đánh giá, lựa chọn ra được phương án thích hợp, kết thúc thiết kế sơ
bộ
* bước 2: thiết kế kỹ thuật: gồm thuyết minh tính toán và bản vẽ:
- thuyết minh tính toán gồm: tính toán các bộ phận chủ yếu của công trình cầu
- phần bản vẽ:
+ bố trí chung: thể hiện cách bố trí nhịp, lan can, tay vịn,mố trụ và móng, theo phương
ngang cầu thể hiện bề rộng xe chạy, đi số lượng dầm chính phải thể hiện liên kết
ngang
+ bản vẽ chi tiết cấu tạo các bộ phận: các bản vẽ chi tiết về mố, trụ, nhịp
* bước 3: thiết kế bản vẽ thi công:
- gồm bố trí mặt bằng công trình tính toán, bố trí mặt máy móc, thi công, tính toán bổ
trợ thu tạm phí thi công....
Vd: chọn máy bơm, tính vòng dây cọc....

4. Trình bày chi tiết các cách phân loại cầu?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
a. Phân loại theo chướng ngại vật cầu phải vượt qua:
- Cầu qua sông , qua suối: là loại cầu phổ biến
- Cầu qua đường, hay cầu vượt: cầu vượt ngã tư sở, cầu vượt đường sắt
3


b.
c.
d.
-

Cầu cạn hay cầu dẫn: cầu Thăng Long. Cầu vượt vành đai 3

Cầu cao: cầu có chiều cao trụ rất lớn được bắc qua các thung lũng sâu
Cầu mở: cầu có 1 hoặc 2 nhịp được di động khỏi vị trí để tàu bè qua lại trong khoảng
thời gian nhất định
Cầu phao: dùng trong thời chiến hoặc dùng trong các nhu cầu đặc biệt
Phân loại theo mục đích sử dụng
Cầu ô tô ( cầu đường bộ )
Cầu đường sắt
Cầu cho người đi bộ
Cầu hỗn hợp: dành cho cả đường đi bộ và đường sắt
Cầu đặc biệt: dùng để dẫn khí, dẫn dầu, dẫn nước, dẫn cáp điện...
Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp:
Cầu gỗ, cầu đá, cầu bê tông, cầu BTCT, cầu thép
Phân loại theo cao độ đường xe chạy:
Cầu có đường xe chạy trên: đường xe chạy đặt trên đỉnh kết cấu nhịp

-

Cầu có đường xe chạy dưới: khi đường xe chạy bố trí dọc theo biên dưới của kết cấu
nhịp

-

Cầu có đường xe chạy giữa: khi đường xe chạy bố trí trong phạm vi chiều cao của kết
cấu nhịp

e. Phân loại theo sơ đồ tĩnh học:
- Cầu dầm: bao gồm cầu dầm giản đơn, dầm liên tục và dầm mút dừa

4

Cầu vòm: kết cấu chịu lực chủ yếu là vòm. Vòm chịu nén và chịu uốn là chủ yếu. Gồm
các dạng: dạng vòm không chốt, dạng vòm 1 chốt trên đỉnh vòm, dạng vòm 2 chốt tại
2 mố cầu, dạng vòm 3 chốt
- Cầu khung: sơ đồ chịu lực là dạng khung, các lực tác dụng vào kết cấu sẽ được phân
chia cho cả nhịp cầu và kết cấu mố trụ
-

Cầu treo: thành phần chịu lực là dây cáp đỡ
hệ mặt cầu
- Cầu dây văng: có dầm cứng tựa trên các gối
cứng là các mố trụ và các gối đàn hồi là các
điểm treo dây văng
-

5. Trình bày phạm vi sử dụng, cấu tạo (các
bộ phận và tác dụng, các kích thước cơ bản)
của trụ cứng (trụ nặng toàn khối)?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:

5


- Trụ cứng thường gặp trong hầu hết các công trình cầu, là loại có độ cứng lớn, có
khả năng độc lập tiếp nhận toàn bộ tải trọng.
* Cấu tạo:
- Mũ trụ: Mũ trụ chịu tải trọng trực tiếp từ kết cấu nhịp và truyền xuống thân
trụ. Kết cấu nhịp tựa trên mũ trụ thông qua gối cầu. Tại chỗ đặt gối cầu, mũ
trụ thường bố trí lưới cốt thép chịu ứng suất cục bộ có bước (5x5) cm. Mặt

trên của mũ trụ phải tạo dỗc ít nhất 1:10 để thoát nước. Bê tông mũ trụ
thường sử dụng M250 hoặc M300.
Cốt thép của mũ trụ được bố trí phụ thuộc vào cấu tạo thân trụ:
+ Trụ đặc thân rộng: cốt thép mũ trụ đặt theo cấu tạo
+ Trụ đặc thân hẹp: cốt thép mũ trụ phần hẫng phải được đặt theo tính toán.
+ Trụ thân cột: áp dụng trong cầu dàn thép có đường xe chạy dưới, cầu dầm
nhịp l = 20-30m. Cốt thép chịu lực của xà mũ thường có đường kính d=20mm
- Thân trụ:
Thân trụ làm nhiệm vụ truyền áp lực từ mũ trụ xuống móng và chịu các lực
ngang theo phương dọc cầu và ngang cầu. Mặt cắt ngang của trụ trong phạm
vi lòng sông phải có dạng rẽ nước tốt . Thân trụ phải chịu được va đập do cây
trôi, ở các nhịp có tàu thuyền qua lại còn phải chịu được va của tàu.
Hình dạng mặt cắt ngang thân trụ phụ thuộc vào điều kiện dòng chảy
dưới cầu.
Một số loại thân trụ khác cũng được sử dụng:
+ Trụ thân đặc rỗng ( Bê tông, đá xây hoặc BTCT)
+ Trụ thân hẹp BTCT
+ Trụ thân cột BTCT có d = 80 - 200 ( 300)cm
- Móng trụ
Móng trụ có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ mố xuống đất nền bên
dưới và xung quanh. Ngoài ra móng trụ còn có nhiệm vụ phân bố lực từ thân
trụ xuống 1 diện tích rộng hơn để đảm bảo đủ chịu lực cho đất nền và ổn định
cho trụ. Độ sâu đặt móng còn phải đảm bảo cho trụ không bị mất ổn định,
nghiêng lệch hoặc bị phá hoại do xói lở gây ra. Đầu trên của cọc phải được
ngàm vào trong bệ hay xà mũ BTCT một trị số theo tính toán đồng thời phải
ngập sâu vào trong bệ đỡ một đoạn không nhỏ hơn 2 lần chiều dày thân cọc,
với các cọc đường kính d ≥60cm thì không được nhỏ hơn 1.2m. Với các cọc
cho cốt thép chôn vào trong bệ thì cọc phải ngàm vào bệ (10-15)cm và cốt
thép nằm trong bệ ít nhất là 20 lần đường kính cốt thép gờ và 40 lần đường
kính cốt thép tròn trơn.

+ Cao độ đỉnh móng: Phụ thuộc vào điều kiện địa chất, địa hình, kinh nghiệm
của người thiết kế.
Nếu móng nông: Cao độ đỉnh móng phải nằm ngang hoặc dưới mặt đất tự
nhiên khoảng (0.5-1)m.
Nếu là móng cọc: Bệ thấp: Đáy móng đến đường xói lở phải thoả mãn h ≥
hmin ( để đất xung quanh móng chịu được lực ngang
Bệ cao: Cao độ đáy bệ, cao độ đỉnh móng nằm ở vị trí bất kì
+ Cao độ đáy móng:
Nếu móng nông: Đáy mong phải nămg dưới đường xói lở ≥2.5m.
6


Nếu là móng cọc: Cọc phải cắm vào tầng đất chịu lực ≥ 4m

6. Trình bày phạm vi sử dụng, cấu tạo (các bộ phận và tác dụng, các kích thước cơ
bản) của mố chữ U?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
- Mố nặng kiểu chữ U được
dùng phổ biến trên cầu đường ô
khi chiều cao đất đắp từ 4-6m,
đôi khi từ 8-10m
- Vật liệu làm mố: đá xây, bê
tông, đá xây hoặc bê tông độn
đá hốc. Riêng mũ mố luôn
được làm bằng BTCT
* Cấu tạo:
(1): Tường trước (thân mố): đỡ
tường đỉnh và mũ mố. nó chịu

tô

7


lực ngang của đất và cú hoạt tải sau mố, chịu áp lực thẳng đứng từ KCN truyền xuống
thông qua mũ mố. chiều dày từ 0,35-0,4H
(2): Mũ mố là bộ phận để kê gối cầu, chịu áp lực trực tiếp từ kết cấu nhịp truyền
xuống.Mũ mố được làm bằng BTCT mác 20-30MPa, cốt thép được bố trí để chịu ứng
suất kéo phát sinh do co ngót và do từ biến của bê tông.
(3): Bệ kê gối
(4): Tường đỉnh là bộ phận chắn đất sau dầm chủ hoặc dầm mặt cầu, có chiều cao tính
từ mặt cầu đến mặt mũ mố.Trong các mố chữ U bằng đá xây hoặc bê tông, khi chiều
dày tường đỉnh tương đối lớn, để tăng dần độ cứng từ nền đường vào cầu, thường vát
tường đỉnh 1 góc 45 o cách này chưa được triệt để.
(5): Tường cánh là tường chắn đất chống sụt lở của nền đường theo phương ngang
cầu. Chiều dày được lấy từ 0,25-0,4H. Chiều dài L=n.H+s (n là độ dốc taluy nón mố,
H là chiều cao đất đắp, S là chiều dài phần đuôi tường cánh ăn sâu vào nền đường)
Đoạn S ít nhất bằng 0,65m – nếu H≤6m; ít nhất bằng 1m – nếu H >6m. S là để
nối tiếp giữa cầu và đường được chắc chắn và đỉnh nón mố không bị sụt
(6): Nón mố : đắp bằng đất thoát nước tốt, đầm lèn chắt. Nón mố có thể được gia cố
bằng đá xấy hoặc rọ đá, dày khoảng 25-30cm
- Bục chống lực đẩy ngang : nằm giữa 2 bệ kê gối, liên kết với dầm ngang của KCN
bằng cốt thép.
(7) Nền đường đầu cầu
(8): Móng mố là bộ phận đỡ tường trước, tường cánh và toàn bộ tải trọng bên trên.
Truyền tải trọng đó xuống đất nền trên 1 diện rộng hơn. Móng mố có thể là móng
nông, móng cọc, móng giếng chìm, móng cọc khoan nhồi,…
(9) Kết cấu nhịp

7. Trình bày phạm vi sử dụng, cấu tạo (các bộ phận và tác dụng, các kích thước cơ
bản) của trụ dẻo dạng cọc?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
-

Đây là dạng chính của trụ dẻo trong các cầu nhịp nhỏ có chiều dài nhịp
L≤20m, H≤ 6m. Tuy nhiên dạng này không áp dụng được trong trường hợp
khó đóng cọc: đất rất rắn, đất lẫn nhiều đá tảng, đá mồ côi hoặc chiều dài
cọc dài quá không thích hợp làm trụ dẻo. Trụ cọc thường được áp dụng ở
các thung lũng khô cạn vì nó là phương án đơn giản nhất. Thường sử dụng
sơ đồ 1liên vớ i số lượng nhịp từ 1-5 hoặc sơ đồ 2, 3 liên

8


Các liên đượ c phân cách bở i những trụ đặc biệt gọi là trụ “nhiệt độ”. Trụ nhiệt
độ có 2 cọc riêng biệt, có 2 xà mũ riêng. Có 3 phương án phân chia như sau:
- ltc ≤(40-45)m làm sơ đồ 1 liên
- Cầu làm 2 liên khi chiều dài 1 liên ≤ (35-40)m
- Cầu gồm nhiều liên khi chiều dài liên biên ≤ (35-45)m và chiều dài liên giữa
≤ (40-45)m
Khi trụ có chiều cao lớn H = 7¸8m, để tăng cường độ cứng theo phương dọc và
toàn cầu cũng như giảm bớt nội lực đối với trụ dẻo trong liên người ta bố trí 1
trụ có độ cứng lớn hơn các trụ khác gọi là trụ neo.
Vị trí trụ neo:
- Liên biên đặt ở trụ số 2 để chịu đỡ lực ngang cho trụ bờ.
- Liên giữa, tại trụ giữa liên, chuyển vị do nhiệt độ đều cả 2 phía
* Cấu tạo:
- Cọc: Tiết diện cọc thường có dạng chữ nhật, có cạnh lớn song song phương

dọc cầu, cốt thép chủ bố trí trên 2 cạnh ngắn, như vậy sẽ tăng mômen quán tính
trụ theo phương chịu lực bất lợi. Tuy nhiên để đảm bảo tính mềm của trụ, độ
chênh lệch giữa hai kích thước tiết diện cọc không nên lấy lớn quá. Tiết diện
cọc thường có kích thước: 25x35, 30x35,
35x40.
- Chiều dà i cọc đư ợc ch ọn theo ch iều ca o trụ và
ch iều sâ u đón g cọc. Theo Q T 79, cọc đóng sâ u
tron g tần g đấ t ch ịu lực tối thiểu 4m . Cốt thé p sử
dụn g tron g cọc là cốt thé p thư ờn g và cốt thép dự
ứn g lự c. Cá c quy định về cốt thép như hình vẽ
sa u:
- Xà mũ: làm việc như dầm liên tục. Có nhiệm

vụ đảm bảo liên kết cứng giữa các cọc, đỡ KCN
và
chịu uốn là chủ yếu. có tiết diện không lớn
lắm,thường có dạng hình chữ nhật , chữ I, chữ T
- Kích thước xà mũ phụ thuộc tải trọng tác dụng lên nó, cách bố trí gối cầu, cấu
tạo KCN và cách bố trí cọc. Theo chiều dọc cầu, cầu dâm hoặc bản phải đặt xâu
vào xà mũ 1 khoảng không nhỏ hơn 25-35cm tùy theo chiều cao dầm hoặc bản.
Khe hở giữa 2 đầu dầm kề nhau không nhỏ hơn 5cm. Trường hợp xà mũ chỉ kê 1
đầu dầm, khoảng cách từ đầu dầm hoặc bản đến mép xà mũ bên kia không nhỏ
hơn10-15cm. Chiều rộng xà mũ đối với trụ giữa không nhỏ hơn 60-75cm, đối
với mố và trụ nhiệt độ thì không nhỏ hơn 40-60cm
9


- Theo phương ngang cầu, khoảng cách từ mép bên của dầm hoặc bản đến xà mũ
không nhỏ hơn 30-35cm, khoảng cách từ mép ngoài cọc biên đến đầu xà mũ
không nhỏ hơn 25cm. Chiều dài xà mũ có tấm chắn đất phụ thuộc vào chiều

rộng nền đường để chắn đất. Chiều cao xà mũ không nhỏ hơn 40cm

Thông thường xà mũ gồm hai loại:
- Xà mũ lắp ghép: trong các
khối lắp ghép có chừa các lỗ
hình chóp cụt ứng vớ i vị trí
đầu cọc.
- Xà mũ đổ tại chỗ: cốt thép
chủ d=(20-24)mm, cốt thép đai
d=6mm

8. Trình bày phạm vi sử dụng, cấu tạo (các bộ phận và tác dụng, các kích thước cơ
bản) của mố dẻo dạng cọc?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
- Phạm vi sử dụng: Khi chiều cao đất đắp H≤ 6m, chiều dài nhịp l < 40m là loại
dùng phổ biến và đơn giản nhất.
- Cấu tạo: Cũng giống như trụ dẻo nó gồm cọc, xà mũ nhưng khác trụ là trên xà
mũ có tường đỉnh và tường cánh có nhiệm vụ chắn đất.
Khi chiều cao đất đắp H ≤ 2m, l ≤ 20m có thể chỉ dùng 1 hàng cọc. Khi H, l
lớn bố trí thêm 1 hàng cọc xiên. Xà mũ có chiều cao h ≥ 40 cm, toàn bộ thân
cọc nằm trong đất đắp nón mố và có kích thước như cọc của trụ dẻo.
10


9. Trình bày các ưu, khuyết điểm và phạm vi sử dụng của cầu bê tông cốt thép?
Trả lời:
-

-

Ưu điểm :
+ khả nă ng tạ o hình tốt, tạ o ra đư ợc nhiều kế t cấ u với hình dá ng h ợp lí hoặ c hình
dạ n g hình học phứ c tạ p thỏa mã n cá c yêu cầ u sử dụn g.
+ tính bền tư ơn g đối ca o, chi phí bả o dư ỡn g thấ p
+ có khả năn g đả m bả o tấ t cả cá c yêu cầ u thiế t kế đề ra về tính an toà n, bả o dư ỡn g,
khả nă ng thôn g xe ...
+ khả nă ng thi côn g, tính kinh tế và tính mĩ qua n.
- Nhược điểm:
+ xuấ t phá t từ những hạn chế của kết cấ u bê tôn g và bê tông dự ứng lực.
+ khó khốn g chế tính nứt của bê tông do có nhiều yếu tố ảnh hư ởn g tới tính nứt.
+ cá c đặ c tính của vậ t liệu bê tôn g không ổn định theo thời gia n và cá c yếu tố khá c
của môi trư ờn g
+ tính từ biến và có ngót
Khi th i côn g đổ tạ i chỗ có thể bị ảnh hưởn g b ởi thời tiết qua nóng hay khi có mưa
+ cầ n có biện phá p thi côn g đặ c thù ch o thiết kế bê tôn g là bộ vá n khuôn và
đảm bả o vá n khu ôn cứn g tron g quá trình khuôn vá c.
+ tính toá n thiế t kế phứ c tạ p tùy the o đặ c điểm ch ịu lự c của cá c bộ phận
khá c nha u cũn g như côn g n ghệ thi côn g khá c nhau mà ứn g sử của kế t cấ u tron g quá
trình kha i thá c sẽ khá c đi
Phạ m vi sử dụng
+ tùy the o sở đồ kết cấ u đư ợc á p dụn g, dạ n g kết cấ u, mà phạ m vi khá c nha u.
+ cầ u bản btct thườn g đú c sẵn tạ i ch ỗ: cầ u ô tô cá ch nhịp L=3-6m. Cầu đư ờn g sắ t
L=2-4m
+ cầ u dầ m bê tôn g cốt thé p thư ờn g : + cầ u ô tô L=6-24m
+ cầ u đườn g sắ t L =4-15m
+ cá c nhịp giả n đơn btct dự ứng lực á p dụn g hiệu quả tới 42m
+ cá c nhịp dầ m khun g, liên tụ c btct dự ứng lực á p dụn g hiệu quả tới 200m
+ cầ u vòn g btct thườn g và dự ứn g lự c ưu tiên ch o khu vực núi, thun g lũng có địa
chấ t tốt. Áp dụn g ch o cả cầ u đư ờn g ô tô và đư ờn g sắ t L=15-30m . H iên na y có thể sử

dụn g nhịp lên tới 300/m nhưng ít á p dụn g do kh ó thi côn g.

11


10. Trình bày cấu tạo của kết cấu nhịp cầu bản bê tông cốt thép thường giản đơn đổ bê
tông tại chỗ (phạm vi sử dụng, mặt cắt ngang và các kích thước cơ bản, bố trí cốt thép
trên mặt cắt dọc và mặt cắt ngang của nhịp bản)?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
*ưu điểm:
- cấu tạo đơn giản, dễ thi công, có chiều cao kiến trúc cơ bản thấp
- việc đúc tại chỗ thuận tiện cho việc tạo hình dáng, kiến trúc của cầu
* phạm vi sử dụng:
- thích hợp với khẩu độ nhịp L=6m. Mố trụ có thể là mố dẻo hay mố trụ cứng. Hiện
nay, kết cấu mố nhẹ đang được dùng nhiều để thay thế kết cấu mố trụ nặng bằng đá
xây hay bê tông đổ tại chỗ như trước đây

* mặt cắt ngang và các kích thước cơ bản; bố trí cốt thép trên mặt cắt dọc và mặt cắt
ngang của nhịp bản:
- mặt cắt ngang kết cấu nhịp thường có dạng tiết diện hình chữ nhật. Đường người đi
đổ liền khối với bản chịu lực và mặt đường bộ hành cao hơn mặt đường xe chạy ≥
25cm. Theo dọc cầu người ta cắt gián đoạn ở 1 số vị trí từ mặt bản bộ hành đến mặt
bản chịu lực với khe hở 1 – 2cm để bản hút mút thừa không tham gia chịu uốn với kết
cấu nhịp
- chiều cao bản h b = ( ). L còn chiều rộng và chiều dài nhịp tính toán tùy thuộc vào
nhiệm vụ thiết kế
- vật liệu thường sử dụng bê tông 28-35 Mpa. Cốt thép thường sử dụng cốt thép tròn
có gờ hoặc tròn trơn
- trong khoảng B/6 phải bố trí cốt thép dày hơn dô phân bố tải trọng không đều. Cốt thép chịu lực

phải được uốn một nửa lên làm cốt thép xiên ở 2 vị trí L/4 và L/6, góc uốn thường từ 30-45 độ.
Lớp bê tông bảo vệ không nhỏ hơn 2 cm. Cốt thép phân bố ngang được bố trí ở mặt dưới của bản.

12. Trình bày cấu tạo của kết cấu nhịp cầu dầm có sườn bê tông cốt thép thường giản
đơn đổ tại chỗ (phạm vi sử dụng, các bộ phận và tác dụng, các kích thước cơ bản, bố
trí cốt thép trong bản mặt cầu và trong dầm chính)?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
* phạm vi áp dụng:
- dùng cho các cầu giao thông miền núi, vận chuyển các khối lắp ghép khó khăn, khẩu
độ thường từ 12-21m
* các bộ phận và tác dụng:
- dầm chính:
+ là bộ phận chịu lực chính, chiều cao tùy theo cự ly giữa các sườn dầm, cấp tải
trọng xa qua cầu. Dầm chủ thường có dạng mặt cắt chữ T và có 2 xu hướng thiết kế:
12


+ dùng ít dầm chủ, khoảng cách giữa 2 dầm chủ thường từ 3 – 6m nhưng dầm chủ
lại có chiều cao lớn do đó đất đắp sau mố lớn.
+ Dùng nhiều dầm chủ, khoảng cách giữa 2 dầm chủ thường từ 1.2 – 2.5m nhưng lại
tốn vật liệu do có nhiều sườn dầm
- dầm ngang: có tác dụng liên kết các dầm chính, tăng độ cứng ngang cầu và phân
phối lực cho các dầm chính. Chiều cao dầm ngang h 1 =(0.6-0.8), bề rộng dầm ngang
thường bằng 20cm. Tại 2 đầu dầm chiều cao dầm ngang h 1 có thể cao bằng h. Chiều
dọc cầu cứ cách 4-6m lại bố trí 1 dầm ngang
- dầm dọc phụ: có chiều cao h 2 = (0.6-0.7)h 1 , bề rộng≥15cm
- bản mặt cầu:là bộ phận chịu lực trực tiếp từ hoạt tải truyền xuống, có khẩu độ tính
toán bằng khoảng cách giữa các dầm chủ và dầm dọc phụ, chiều dày bản chịu lực ≥
16,5cm

* bố trí cốt thép trong bản mặt cầu và trong dầm chính:
- nguyên tắc chung:
+ phát huy tối đa khả năng chịu lực của cốt thép
+ tạp chung cốt thép ở vùng chịu kéo, chống co ngót bê tông
+ không cản trở việc đổ bê tông

13. Trình bày cấu tạo của kết cấu nhịp cầu dầm có sườn bê tông cốt thép thường giản
đơn lắp ghép (phạm vi sử dụng, mặt cắt ngang và các kích thước cơ bản, bố trí cốt
thép trong bản mặt cầu và trong dầm chính trường hợp có và không có dầm ngang)?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
• Phạm vi sử dụng: tiết diện T là tiết diện hợp lý nhất về mặt chịu lực và thi công vì bản
cánh cùng tham gia chịu lực như biên chịu nén của dầm và ổn định ngang tốt khi lắp
đặt và vận chuyển. Nhưng khi thi công dầm ngang tương đối khó khăn vì vậy cầu tiết
diện T thường có 2 loại: có dầm ngang và không có dầm ngang.
• Mặt cắt ngang và các kích thước cơ bản, bố trí cốt thép trong bản mặt cầu và trong
dầm chính trường hợp có và không có dầm ngang:
- Tiết diện T không dầm ngang:

13


+ có mối nối ướt dọc theo chiều dài bản mặt cầu tạo thuận lợi cho công tác tháo lắp
ván khuôn khi chế tạo, nhưng phân bố nội lực giữa các dầm kém hơn loại có dầm
ngang
+ được sử dụng cho các nhịp 10m, 12,5m, 15m với khổ cầu 11m và 14m. Chiều cao
dầm H lấy trong khoảng 1/14- 1/15 nhịp, chiều rộng khối lắp ghép 1600-1800 mm,
khoảng cách giữa 2 dầm chủ 1900-2000mm. Các khối đúc sẵn được liên kết với nhau
thông qua mối nối ướt rộng 300mm. Chiều dày bản 2200mm, trên cùng phủ 1 lớp bê

tông nhựa dày 75mm. Cốt thép dầm chủ là cốt thép có gờ hợp kim gấp. Dùng bê tông
28 Mpa
-

-

-

Tiết diện T có dầm ngang:
+làm phức tạp công tác chế tạo, nhưng phân bố nội lực tốt. Các mối nối được thực
hiện ở dầm ngang hoặc cả dầm ngang và bản mặt cầu.

Ngoài ra còn có các dầm tiết diện chữ I,U, super T:
Tiết diện U, U ngược và tiết diện hộp đảm bảo ổn định khi chế tạo và thi công nhưng
trọng lượng các khối lớn hơn:

Tiết diện I thường dùng cho kết cầu bán lắp ghép, trong đó dầm I được đúc sẵn, bản
mặt cầu đổ toàn khối:

14


14. Trình bày đặc điểm chung của hệ thống cầu dầm thép đặc trên đường ô tô?.
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
1. Dầm thép ( dầm cứng)
2.liên kết ngang
3.sàn bê tông mặt cầu
-

Cầu dầm thép đặc thường được sử dụng cho cầu xe chạy trên vì mặt cầu rộng, các cấu

kiện bằng thép( dầm hệ thống liên kết) đều nằm dưới mặt cầu
Áp dụng rộng rãi cho cầu đường bộ và cầu trong thành phố
Cầu dầm thép đặc chủ yếu sử dụng mặt cắt chữ I và có chiều cao không thay đổi
Bao gồm 2 dạng: + dầm chữ I định hình
+ dầm ghép nối
- Sử dụng 2 loại liên kết: + đinh tán ( thép bản và thép góc )
+ hàn ( thép bản)
- Số lượng dầm chính trên mặt cắt ngang phụ thuộc vào bề rộng mặt xe chạy ( B m )
và chiều dài nhịp (L)
- Chiều cao H các dầm là 1 đại lượng quan trọng, phụ thuộc vào yêu cầu và kinh
tế độ cứng

15


1.
2.
3.
4.
5.
•

•
•
•
-

15. Trình bày đặc điểm chung của hệ thống cầu dàn thép (nêu khái niệm cơ bản về kết
cấu dàn, so sánh ưu khuyết điểm của hệ thống cầu dàn so với hệ thống cầu dầm thép
đặc)? Các hệ thống cầu dàn thép?

(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
Thanh biên trên
6. Nút giàn
Thanh biên
dưới
Thanh đứng
Thanh xiên
Thanh treo
Khái niệm cầu
giàn thép: là
kết cấu cầu bất
biến hình gồm hệ thanh liên kết với nhau chỉ bằng 2 khớp ở 2 đầu thanh hoặc ngàm
đàn hồi
Khái niệm kết cấu giàn: là 1 kết cấu hệ thanh các thanh được liên kết với nhau tại nút
là khớp ( chốt)
Tải trọng chỉ được đặt tại các nút. Do đó nội lực trong các thanh chỉ có 1 thành phần
là lực kéo hoặc lực nén
Ưu và nhược điểm:
Ưu điểm:
+ với nhịp cầu lớn cầu dàn tiết kiệm vật liệu hơn cầu dầm
+ khả năng chịu lực ngang của cầu dàn tốt hơn so với cầu dầm do diện tích chắn gió
thực tế nhỏ hơn, khoảng cách tim hai dàn chủ lớn
+ cầu dàn thép thích hợp cho cầu nhịp lớn , vì khi đó nếu dùng cầu dầm thép thì mối
nối dầm chủ rất phức tạp
+ cầu giàn có hình dáng đẹp, đảm bảo mỹ quan
16


+ công nghiệp hóa chế tạo thi công do có thể chia thành các bộ phận nhỏ hoặc thanh

riêng biệt để chế tạo và thi công
+ trọng lượng các khối lắp ghép nhỏ thuận tiện cho việc cẩu lắp
+ thích hợp với điều kiện chế tạo ở nhà máy, có thể chế tạo các cấu kiện ở các nhà
máy khác nhau rồi vận chuyển ra công trường lắp ghép mà vẫn không ảnh hưởng đên
chất lượng
+ liên kết các cấu kiện rất phong phú dưới nhiều hình thức do có thể dung đinh tán
hoặc bu lông cường độ cao liên kết
+ thi công ít ảnh hưởng đến môi trường xung quanh
- Nhược điểm:
+ cấu tạo, chế tạo phức tạp hơn cầu dầm
+ chiều cao xây dựng cầu dàn lớn hơn cầu dầm nên cầu dàn thích hợp với cầu xe chạy
dưới
• Phạm vi áp dụng: cầu nhịp lớn, dùng cho tải trọng nặng

• Các hệ thống cầu giàn thép:
- Cầu dàn giản đơn:

+ dàn chủ có 2 đường biên song song: là loại
đơn giản nhất, đường xe chạy có thể là biên
trên hoặc biên dưới

+ dàn có đường biên đa giác: tiết kiệm thép hơn dàn biên song song. Tuy nhiên cấu
tạo phức tạp khó thi công

+ dàn có đường biên parabol: tiết kiệm thép nhất, hình dáng đẹp. Chế tạo, gia công và
thi công phức tạp

-

Cầu dàn mút dừa: cấu tạo đơn giản lắp ráp dễ dàng, tiết kiệm thép nhưng cấu tạo nối

tiếp giữa cầu và đường phức tạp
Cầu dàn liên tục: có kết cấu siêu tĩnh, so với cầu giản đơn tiết kiệm 5-10% thép,dàn
liên tục có độ cứng lớn hơn cầu giản đơn

17


16. Trình bày yêu cầu cấu tạo chung của cầu dàn thép giản đơn có hai đường biên
song song (nêu phạm vi sử dụng, xác định các kích thước cơ bản: chiều dài nhịp tính
toán, chiều cao dàn chính, chiều dài khoang của dàn, góc nghiêng của thanh xiên)?
(Yêu cầu có hình vẽ minh họa).

Dàn có thanh biên song song suốt chiều dài sàn, chiều cao làm việc của dàn
là hằng số
• Sơ đồ cấu tạo kết cấu nhịp dàn thép
1 – thanh biên dưới ( mạ hạ) 2- thanh biên trên ( mạ thượng)
3 – thanh xiên 4 – thanh đứng 5- thanh treo 6 thanh xiên cổng cầu
• Phạm vi sử dụng: hiện nay các cầu thường sử dụng dạng sơ đồ dàn có thanh
biên song song: thường được sử dụng cho các cầu có chiều dài nhịp lớn hơn
80m các cầu có nhịp 40-50m thường làm dàm hợp lý hơn. Các cầu dài từ 50
đến 80m phải so sánh về kinh tế và kĩ thuật để xác định đúng dàn hay dầm,
phương án nào thích hợp hơn
• Các kích thước cơ bản:
•

Chiều cao dàn:
18


-

Chiều cao dàn được thiết kế sao cho với việc tiêu chuẩn hóa, định hình hóa khi
thiết kế có thể tham khảo các bộ định hình
+ trung quốc : H=11m vớ i dàn L <80m
H = 15m vớ i dàn L=96m, 112 m trở lên
+ liên xô H = 8,5m, 11,25m
+ krupp h=6m
+ nhật H=8,5-10,5
- Chiều dài dàn tính toán L
- Chiều dài khoan dàn: d, thường chọn tỉ số H/d=4/3
- Thông thường: L=n*d, dạng khoan đều
- Hoặc L= 2dl+(n-2)d2, dạng khoan không đều
- Khoảng cách tìm giữa các dàn chủ B
+ khoảng cách giữa hai dàn chủ B phụ thuộc vào:
+ khổ giớ i hạn thông xe
+ đường bộ, lề ngườ i đi thường để bên ngoài dàn để giảm chiều dài dầm
ngang, B phụ thuộc vào khổ cầu
+ đường sắt, khổ 1000, B >4m B=4,5:4,6m
Khổ 1435 B>4,8m thường chọn B 5,6:5,8m
Điều kiện ổn định chống lật dướ i tác dụng của các lực ngang như: gió, lực lắc
ngang đặc biệt quan trọng vớ i các cầu dàn chạy trên
Chiều dài dàn: L 0
Chiều dài dàn tính toán L
Góc nghiêng anpha =40 o -60 o là hợp lý tangα= H/d

19