Đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu qua sông M1 duyên hải miền trung thuộc TP Đà Nẵng

MỤC LỤC:
PHẦN 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU....................................................
1. Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư ..............................................2
2. Các số liệu cơ bản 2
3. Các điều kiện tự nhiên và xã hội tại khu vực cầu........................................2
4. Đề xuất các phương án thiết kế sơ bộ..........................................................4
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN
I.Thiết kế phương án 1..................................................................................................6
1. Bố trí chung................................................................................................................ 6
2. Chọn các kích thước sơ bộ........................................................................................6
3. Tính toán khối lượng sơ bộ........................................................................................
3.1. Khối lượng nhịp..........................................................................................7
3.2. Khối lượng mố cầu.....................................................................................8
3.3. Khối lượng trụ cầu......................................................................................9
3.4. Tính khối lượng các bộ phận trên cầu......................................................11
4. Tính toán áp lực tác dụng lên mố trụ.....................................................................12
5. Tính toán sức chịu tải và bố trí cọc ........................................................................16
6. Kiểm toán sơ bộ dầm chủ........................................................................................17
6.1. Tính nội lực dầm chủ................................................................................17
6.2. Tính sơ bộ cốt thép UST và kiểm tra sức kháng uốn...............................20
II.Thiết kế phương án 2...............................................................................................27
1.Bố trí chung.............................................................................................................. 27
2. Chọn các kích thước sơ bộ.......................................................................................28
3. Tính toán khối lượng sơ bộ .....................................................................................28
3.1. Khối lượng nhịp liên tục.............................................................................28
3.2. Tính khối lượng các bộ phận trên cầu.......................................................29
3.3. Tính khối lượng mố, trụ cầu......................................................................30
4. Tính toán áp lực lên mố và trụ ...................................................................................32
5. Tính toán sức chịu tải và bố trí cọc .......................................................................33
1

CHƯƠNG IV: SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN
1.Cơ sở để chọn phương án đưa vào thiết kế kỹ thuật..............................................39
2.Kết luận....................................................................................................................... 40
PHẦN II: THIẾT KẾ KĨ THUẬT
CHƯƠNG I:THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
1. Tổ hợp nội lực bản mặt cầu: ......................................................................................42
1.1.Phương pháp tính.......................................................................................42
1.2.Bố trí chung mặt cắt ngang cầu..................................................................42
1.3.Tính bản trong.............................................................................................43
1.4.Tính bản hẫng.............................................................................................48
2. Tính toán cốt thép chịu lực:........................................................................................49
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ DẦM CHU
1. Số liệu ban đầu: .......................................................................................................57
2. Thiết kế cấu tạo: ......................................................................................................57
2.1. Thiết kế dầm bê tông cốt thép dự ứng lực................................................57
2.2.Thép ứng suất trước...................................................................................57
2.3.Thép thường...............................................................................................57
2.4.Bê tông dầm...............................................................................................57
3. Đặc trưng hình học................................................................................................. 58
3.1. Chọn tiết diện dầm chủ.........................................................................................58

3.2. Tính toán hệ số phân bố lực ngang..........................................................58
3.3.Xác định nội lực dầm chủ..........................................................................61
3.4. Sơ đồ tính..................................................................................................61
3.5. Xác định các tải trọng tác dụng lên dầm..................................................61
3.6. Tổ hợp tải trọng và xác định nội lực........................................................63
4. Tính toán và bố trí cốt thép.....................................................................................69
4.1. Vật liệu dùng trong dầm chủ....................................................................69

4.2. Chọn và bố trí cáp cường độ cao..............................................................69
5.Tính toán và kiểm tra cốt thép.................................................................................72
5.1.Tính toán các đặc trưng hình học tại các tiết diện cần kiểm tra..............72
5.2.Tính mất mát ứng suất trước trong cốt thép cường độ cao......................81
5.3.Kiểm toán dầm chủ....................................................................................86
2


CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT TRỤ T3
1. Tải trọng và tổ hợp nội lực.........................................................................................98
1.1. Số liệu chung..............................................................................................98
1.2. Kết cầu phần trên......................................................................................98
1.3. Số liệu trụ..................................................................................................98
1.4.Tính toán các tải trọng tác dụng lên trụ....................................................99
2.Tổ hợp tải trọng tác dụng lên các mặt cắt.............................................................109
2.1. Mặt cắt xà mũ..........................................................................................112
2.2. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên các mặt cắt đỉnh móng............................113
2.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên các mặt cắt đáy móng.............................118
3. Kiểm toán các mặt cắt..........................................................................................122
PHẦN 3 THIẾT KẾ THI CÔNG
CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T3
1.Đặc điểm cấu tạo trụ T3.........................................................................................145
2.Sơ lược nơi xây dựng cầu.......................................................................................145
3.Đề xuất các phương án thi công trụ T3.................................................................146
4.Trình tự thi công trụ...............................................................................................147
5.Các công tác chính..................................................................................................148
5.1. Công tác chuẩn bị...................................................................................148
5.2. Công tác định vị tim trụ..........................................................................148
5.3. Thi công cọc khoan nhồi .......................................................................149
5.4. Thi công vòng vây cọc ván thép..............................................................154

5.5. Công tác đào đất hố móng......................................................................161
5.6. Thi công đổ lớp bê tông bịt đáy ..............................................................161
5.7. Hút nước hố móng .................................................................................163
5.8. Thi công bệ cọc, thân trụ, xà mũ............................................................164
CHƯƠNG II: THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP
1. Điều kiện địa hình, địa chất thủy văn...................................................................181
2. Điều kiện thi công...................................................................................................181
3. Đặc điểm lao lắp các dầm BTCT đúc sẵn.............................................................181
4. Đề xuất các giải pháp thi công...............................................................................181
5. Các phương án thi công kết cấu nhịp...................................................................182
3


5.1. Lao lắp dầm bằng giá long môn...............................................................182
5.2. Lao lắp dầm bằng giá 3 chân....................................................................183
5.3. Lao lắp dầm bằng giá Pooctic...................................................................183
6. Phân tích so sánh lựa chọn phương án thi công...................................................184
7. Trình tự thi công chi tiết........................................................................................185
8. Tính toán ổn định của giá 3 chân..........................................................................186
CHƯƠNG III: TIẾN ĐỘ THI CÔNG TRỤ T3
1. Khối lượng thi công trụ T3....................................................................................190
2. Trình tự thi công trụ T3 và thời gian hoàn thành................................................192

4


Phần I
THIẾT KẾ SƠ BỘ
(25%)

- LỰA CHỌN 02 PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG
- PHÂN TÍCH, SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ NHẤT

5


CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU
1. Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư
Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công trình
này bởi vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và thuyền, do đó khi
công trình này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho việc giao thương giữa các
vùng ở hai bên bờ sông ,điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông, trao đổi buôn
bán, giao lưu văn hóa... giữa các vùng của địa phương. Nhất là đáp ứng nhu cầu đi lại
của các em học sinh tránh tình trạng phải đua các em đi học bằng các phương tiện
không đảm bảo chất lượng trên sông.
2. Các số liệu cơ bản
2.1.Địa hình:
Sông M1 nằm ở vùng đồng bằng duyên hải miền trung thuộc TP Đà Nẵng.
2.2. Địa chất:
Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:
- Lớp 1 : cát pha dày 3.0 m
- Lớp 2 : cát mịn dày 5.0 m
- Lớp 3 : cát hạt trung dày vô cùng
2.3. Thuỷ văn:
- Mực nước cao nhất :
+16.5 m.
- Mực nước thông thuyền: +11.50 m.
- Mực nước thấp nhất:

+4.0 m.
2.4. Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:
- Qui mô xây dựng : Vĩnh cửu.
- Tần suất lũ thiết kế : P =1%.
- Tải trọng thiết kế : Hoạt tải HL-93 và đoàn người 4,1 kN/m2.
- Khẩu độ cầu:
Lo = 145 m.
- Khổ cầu :
K = 8,0 + 2 x 1,5 m.
- Cấp sông :
Cấp V.
3. Các điều kiện tự nhiên và xã hội tại khu vực cầu
3.1. Điều kiện địa hình:
Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp
đối xứng.
Sông cấp V (chiều rộng khổ thông thuyền 25m) và khẩu độ cầu Lo=145 m.
3.2. Điều kiện địa chất:
Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:
- Lớp 1 : cát pha dày 3.0 m
- Lớp 2 : cát mịn dày 5.0 m
- Lớp 3 : cát hạt trung dày vô cùng
6


3.3. Điều kiện khí hậu - thuỷ văn:
3.3.1. Điều kiện khí hậu:
Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình
quanh năm khoảng 27oC. Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 38 oC. Giai đọan
từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công cầu.
Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có

mưa kéo dài, nhiệt độ trung bình 15-20oC. Độ ẩm : 90%.
Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều
đến việc xây dựng cầu.
3.3.2. Điều kiện thuỷ văn:
Khu vực này thuộc hạ lưu sông nên mực nước thay đổi ít vào các mùa.
Các số liệu thuỷ văn :
- Mực nước cao nhất :
+16,5 m.
- Mực nước thông thuyền: +11,5 m.
- Mực nước thấp nhất:
+4.0m.
Sông có tàu thuyền qua lại phục vụ cho việc đánh bắt hải sản và vận chuyển
hàng hoá nhỏ trong vùng. Cấp thông thuyền của sông M1 là cấp V.
Tình hình xói lở: do dòng sông không uốn khúc và chảy khá êm nên tình hình
xói lở hầu như không xảy ra.
3.3.3. Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực cầu:
Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng có
mật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp và tiểu thủ công
nghiệp, bên cạnh đó là buôn bán nhỏ và tập trung như hàng quán, chợ búa trong vùng.
Nhân dân ở đây cũng là nguồn nhân lực cần thiết trong quá trình xây dựng công trình
cầu.
3.3.4. Điều kiện cung ứng vật liệu:
3.3.4.1. Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn:
Có thể dùng vật liệu địa phương. Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây có chất lượng tốt đảm
bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu.
3.3.4.2. Vật liệu thép:
Sử dụng các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái Nguyên,
Biên Hoà...hoặc các loại thép liên doanh của Việt Nam và các nước như Công ty
LDSX thép Việt -Úc ( VINASTEEL). Neo các loại do nhà máy cơ khí xây dựng Liễu
Châu (OVM) Trung Quốc sản xuất, ngoài ra có thể dùng loại neo của hãng VSL Thụy Sỹ.Nguồn thép được lấy từ các đại lý lớn ở gần công trình

3.3.4.3. Xi măng:
Hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh, thành luôn đáp
ứng nhu cầu phục vụ xây dựng. Vì vây, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình
xây dựng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công
trình đặt ra.
7


3.3.4.4. Năng lực và máy móc thi công:
Công ty trúng gói thầu thi công công trình này có đầy đủ phương tiện và thiết bị
phục vụ thi công, đội ngũ công nhân và kỹ sư chuyên môn cao và dày dạn kinh
nghiệm trong vấn đề thiết kế và xây dựng, hoàn toàn có thể đưa công trình vào khai
thác đúng tiến độ. Đặc biệt đội ngũ kỹ sư và công nhân đã dần tiếp cận được những
công nghệ mới về xây dựng cầu. Mặt khác khi có công việc đòi hỏi nhiều nhân công
thì có thể thuê dân cư trong vùng, nên khi thi công công trình không bị hạn chế về
nhân lực. Còn đối với máy móc thiết bị, công ty xây dựng công trình giao thông đã
mạnh dạn cơ giới hoá thi công, trang bị cho mình những loại máy móc thiết bị với
công nghệ thi công hiện đại, đủ sức thi công các công trình lớn đòi hỏi trình độ công
nghệ cao thời gian hoàn thành là sớm nhất và chất lượng tốt nhất
3.3.4.5 Nguyên tắc thiết kế chung:
- Đảm bảo mọi chỉ tiêu kỹ thuật đã được duyệt.
- Kết cấu phải phù hợp với khả năng và thiết bị của các đơn vị thi công.
- Ưu tiên cho các phương án có tính kinh tế cao.
- Quá trình khai thác an toàn và thuận tiện .
4. Đề xuất các phương án thiết kế sơ bộ
Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt sông như
sau:
4.1. Phương án 1:
Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST:5x30m
- Mô tả kết cấu phần trên:

+ Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu liên tục 5 nhịp: 5x30 (m).
+ Tiết diện hình chữ I BTCT, fc’ = 40 MPa.chiều cao dầm 1,5 m.
+ Lan can tay vịn BTCT, fc’ = 25 MPa.
+ Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BTN dày 7cm.
Lớp phòng nước dày 0,5cm.
Lớp mui luyện dày 3cm
- Mô tả kết cấu phần dưới :
+ Dạng mố: Mố BTCT chữ U cải tiến, có fc’ = 30 MPa.
+ Trụ: Dạng trụ đặc thân hẹp BTCT, có fc’ = 30 MPa.
+ Móng: Móng cọc khoan nhồi BTCT đường kính 1.0m, có fc’ = 30 MPa.
- Đường dẫn hai đầu cầu :
+ Lớp BTN mịn 8cm.
+ Lớp BTN rỗng 6cm.
+ Lớp CPĐD dày 18cm.
+ Lớp CP đất đồi K98 dày 30cm.
- Kiểm tra khẩu độ cầu :

∑L

TT
0

Khẩu độ cầu :

= 150 − 2 × 1 − 4 × 1,6 = 141,6m

8


∑L

TT

0

− L0

L0

× 100% =

141,6 − 145
145

× 100% = 2,34% < 5%

⇒ thoả mãn yêu cầu.
4.2. Phương án 2: cầu dầm liên tục BTCT ƯST nhịp 45.5+65+45.5=156m
- Mô tả kết cấu phần trên:
+ Kết cấu nhịp gồm 3 nhịp cầu dầm liên tục, kết cấu dầm hộp bê tông cốt
thép, vách xiên có tiết diện thay đổi
+ Lan can tay vịn BTCT, fc’ = 25 MPa.
+ Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BTN dày 7cm.
Lớp phòng nước dày 0,4cm.
Lớp mui luyện dày 3cm
- Mô tả kết cấu phần dưới:
+ Dạng mố: Mố BTCT chữ U cải tiến, có fc’ = 30 MPa..
+ Trụ: Dạng trụ đặc thân hẹp BTCT có fc’ = 30 MPa.
+ Móng: Móng cọc Khoan nhồi D=1.2m, có fc’ = 30 MPa..
- Đường dẫn hai đầu cầu :

+ Lớp BTN mịn 8cm.
+ Lớp BTN rỗng 6cm.
+ Lớp CPĐD dày 18cm.
+ Lớp CP đất đồi K98 dày 30cm.
- Kiểm tra khẩu độ cầu :

∑L

TT
0

Khẩu độ cầu :

∑L

TT

0

L0

= 156 − 2 × 1 − 3 × 1,2 = 150,4m

− L0

× 100% =

150,4 − 145
150,4

× 100% = 3,6% < 5%

Vậy đạt yêu cầu.

9


CHƯƠNG II

THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN
I.Thiết kế phương án 1
1. Bố trí chung
Kết cấu nhịp gồm 4 nhịp cầu dầm chữ I bê tông DUL giản đơn, bản liên tục
nhiệt. Sơ đồ cầu: 4x30=150m
2. Chọn các kích thước sơ bộ
Chiều dài mỗi nhịp 30 m
- Chiều cao dầm chủ 1,5 m
- Bản bêtông mặt cầu dày 20cm.
- Bê tông dầm có cường độ 28 ngày f’c (mẫu hình trụ) : 40 Mpa
- Cốt thép DƯL dùng loại tao thép 7 sợi xoắn có đường kính 15,2mm.
Kích thước mặt cắt ngang như hình vẽ

12000
4000

250

4000

1500

150
2%

1500

1500

250

2%

250

500 700

250

200

1500

500 700

250

1200

2400

2400

2400

2400

1200

Hình 1: Kích thước mặt cắt ngang tại vị trí giữa nhịp và tại gối
Sơ đồ dầm và các kích thước dầm I, dầm ngang được thể hiện ở hình vẽ sau:
1500

30000/2

12500

600

100

100

600

100

120 80

110 120 80

100

40

1000

1260

790

200

1500

300

200

200

200

1500

1500

600

600

10


100

1600

100

120

300

1260

1420

200

790

1220

40

1600

230

300

200

1800

200
1800

Hình 2:Sơ đồ dầm và các kích thước dầm chủ, dầm ngang
3. Tính toán khối lượng sơ bộ
3.1. Khối lượng nhịp
Bảng 1.1: Tính khối lượng phần dầm chữ I của cầu
Kết cấu

Dầm cầu

Bảng tính khối lượng nhịp cầu BTCT DUL
Diện
Trọng
Chiều
Thể tích
Tổng trọng
Tiết diện
Số lượng
tích
lượng
dài (m)
(m3)
lượng(kN)
(m2)

(kN)
Giữa nhịp
0.557
25
13.925
327.85
5
1639.25
Đầu dầm
0.928
1.5
1.392
32.7732
10
327.732
Phần vát
0.743
1
0.743
17.4932
10
174.932
Dầm ngang 2.539
0.2
0.5078
11.9556
12
143.468
Bản BTCT
2.48

30
74.4
1751.67
1
1751.67
Tấm đan
0.144
30
4.32
101.71
4
406.84
Tổng trọng lượng bê tông cho 1 nhịp
4443.9

Bảng 1.2: Tính khối lượng thép và bê tông phần dầm cầu dầm chữ I
STT

Tên cấu kiện

1
2
3
4

Dầm chủ
Dầm ngang
Bản mặt cầu
Tấm đan
Tổng

Bảng tính khối lượng thép và bê tông
Thể tích
Hàm lượng
Trọng lượng
(m3)
thép (kN/m3)
thép (kN)
90.975
1.8
163.76
6.094
1.2
7.3128
74.4
1.5
111.6
17.28
188.749
282.67

Trọng lượng bê tông
(kN)
2141.92
143.477
1751.67
406.84
4443.9

Vậy trọng lượng bản thân kết cấu nhịp trên 1 mét dài là:

DC=(4443.9+282.67)/30=157.55 kN/m

11


3.2. Khối lượng mố cầu
500

8500

1
6
5
0
1
5
0

2
0
0
0
1
5
0
0

5001500 3000

1

5
0
0

2
0
0
0

2
5
0
0

3000 1500

7
5
0
0

5
3
0
0

1
8
0
0

1000500 3500

5000

1
5
0
0

1
5
0
0

2
3
0
0

2
0
0
0

8500

5000

1

2
0
0

1
1
0
0
0

1
3
0
0
0
2
4
0
0
2
4
0
0

5
0
0

2
4

0
0
2
4
0
0
1
2
0
0

1
2
0
0

1
3
0
0
0

2
4
0
0

2
4
0

0

2
4
0
0

2
4
0
0

1
2
0
0

5
0
0
1
1
0
0
0
5
0
0

5

0
0

1000500 3500

5001000

8500

5000

5000

400

200

500

200

Hình 3:Cấu tạo mố cầu

700

2000

Hình 4:Bản quá độ và đá kê
Bảng 1.3: Tính khối lượng mố cầu
Bảng tính khối lượng mố cầu

Mố

A

Tên cấu kiện
Tường cánh
Thân mố
Tường đỉnh
Bệ mố
Bản quá độ
Đá kê gối

Dài
(m)
8.5
1.5
0.5
5
2
0.8

Rộng
(m)
0.5
12
12
12
11
0.8

Cao
(m)
8.3
7.5
1.8
1.5
0.2
0.15

Tổng trọng lượng mố A (kN)

Thể tích
(m3)
26.538
135
10.8
90
4.4
0.096

Số
lượng
2
1
1
1
1
5

Tổng trọng

lượng (kN)
1249.62
3178.44
254.275
2118.96
103.594
11.3011
6916.19

12


Mố

B

Tên cấu kiện
Tường cánh
Thân mố
Tường đỉnh
Bệ mố
Bản quá độ
Đá kê gối

Rộng
(m)

Dài (m)

Cao (m)

Thể tích
(m3)

Số lượng

7.235
45
10.8
90
4.4
0.096

2
1
1
1
1
5

3.5
0.5
4.3
1.5
12
2.5
0.5
12
1.8
5

12
1.5
2
11
0.2
0.8
0.8
0.15
Tổng trọng lượng mố B (kN)

Tổng
trọng
lượng
(kN)
340.682
1059.48
254.275
2118.96
103.594
11.3011
3888.29

3.3. Khối lượng trụ cầu
Trụ T1 và T3
1600

200

800
2400

800
2400

1200

2000

9000

9000

800
2400

8000

1500

1400

1500

1500

1500

1200

2400

2000

200

1200

1400

800

1200

150

800
600 600

1200 150

400 800 400

4000

11000

Trụ T4

6
0

0 6
0
0

1
5
0

800

1
2
0
0

1600

200

2400

2400

800
2400

1200

2000

5
0
0
0

8000

1500

1400

800

1500

1
5
0
0

5
0
0
0
1
5
0
0

1200

2400

800

2000

200

1200

1400

1200

800

1
5
0

400 800 400

4000

11000

13

Trụ T2
6
0
0

1
5
0

800

800
2400

200

STT

Tên cấu kiện

1
2
3

Bệ móng
Xà mũ
Thân trụ
Tổng

2000

1
2
0
0
0

1
2
0
0
0

Bệ móng
Xà mũ
Thân trụ
Tổng

1200

1500

1400

1500

1
5
0
0

1200

1
5
0
0

1
2
3

800
2400

8000

4000

Tên cấu kiện

800
2400

2000

200

1200

1400

STT

800
2400

6
0
0

1
2
0
0

1600

1200

1
5
0

400 800 400

11000

Bảng 1.4: Tính khối lượng trụ T1 và T3
Hàm lượng Trọng lượng thép

Thể tích
thép
(m3)
(kN)
(kN/m3)
66
1
66
13.2
1.2
15.84
86.4
1
86.4
165.6
168.24
Bảng 1.5: Tính khối lượng trụ T2
Hàm lượng Trọng lượng thép
Thể tích
thép
(m3)
(kN)
(kN/m3)
66
1
66
13.2
1.2
15.84
115.2

1
115.2
194.4
197.04

Trọng lượng bê
tông (kN)
1553.9
310.781
2034.2
3898.89

Trọng lượng bê
tông (kN)
1553.9
310.781
2712.27
4576.95

Bảng 1.6: Tính khối lượng trụ T4
STT

Tên cấu kiện

Thể tích
(m3)

1
2
3

Bệ móng
Xà mũ
Thân trụ
Tổng

66
13.2
48
127.2

Hàm lượng
thép
(kN/m3)
1
1.2
1

Trọng lượng thép
(kN)

Trọng lượng bê
tông (kN)

66
15.84
48
129.84

1553.9

310.781
1130.11
2994.8

Bảng 1.7: Tổng hợp khối lượng mố, trụ cầu
14


STT
1
2
3
4
5
6

Tên cấu
kiện
Mố A
Mố B
Trụ T1
Trụ T2
Trụ T3
Trụ T4

Thể tích
(m3)
293.756
165.15
165.6

194.4
165.6
127.2

Trọng lượng
thép (kN)
293.756
165.15
168.24
197.04
168.24
129.84

Trọng lượng bê
tông (kN)
6916.191
3888.292
3898.89
4576.95
3898.89
2994.8

Tổng trọng lượng
(kN)
7209.947
4053.442
4067.1
4774
4067.1
3124.6

3.4. Tính khối lượng các bộ phận trên cầu
3.4.1. Trọng lượng các lớp mặt cầu
Kêt cấu lớp phủ mặt cầu dày 75mm gồm:
+ Lớp bê tông nhựa.
+ Lớp phòng nước.
Thể tích lớp phủ mặt cầu: VMC = 0,075 x 12 x 150 = 135 ( m3 ).
Trọng lượng lớp phủ mặt cầu trên một mét dài:
=

DW

VMC × 2,25
= 2,025(T / m) = 20,25( KN / m)
150

3.4.2. Trọng lượng lan can tay vịn
100

100

1200

1900

250

700

1900

250

Hình 5:Cấu tạo lan can tay vịn
Trọng lương 1 cột lan can:
DCclc= 0.0066*7.85 = 0.052 T
Trọng lượng thanh vịn :
DCtv= 0.0014*2*1.9*7.85=0.0418 T
Trọng lương bê tông bệ lan can trên 1m dài:
DCb= 0.119*1*2.4= 0.286 T
Tổng trọng lượng lan can tay vịn là:
DClctv = ((0.052*16*2+0.0418*15*2)/30+0.286)*2=0.767 T/m = 7.524 kN/m
3.4.3. Trọng lượng gờ chắn bánh xe
250

150

250

5000

Hình 6:Gờ chắn bánh xe
15


Ta có: A= 0,05 m 2
Trọng lượng tính cho 1 m dài cầu:
DCgc= ((0.05*5*2.4)*26*2)/150 = 0.208 T/m = 2.08 kN/m
Vậy ta có bảng tổng hợp tải trọng
DW (kN/m)

20,25

DC (kN/m)
167.154

4. Tính toán áp lực tác dụng lên mố trụ:
4.1. Tính áp lực tác dụng lên mố

∑P

CD1

CD1
CD1
CD1
=PMô
+PKCN
+PLL+PL

Trong đó:
+ : áp lực do kết cấu nhịp, lan can tay vịn, đá vĩa gây ra tại đáy bệ mố.
+ : áp lực do trọng lượng bản thân mố gây ra tại đáy bệ mố.
+: áp lực do hoạt tải gây ra.
Bảng 1.8 Chọn hệ số điều chỉnh tải trọng
Tiêu chuẩn
{1.3.3}
{1.3.4}
{1.3.5}
{1.3.2.1}
Bảng 1.9: Hệ số điều chỉnh tải trọng

TTGH cường độ 1
1,25
1,5
1,75
1,75
* Tính PKCN
PKCN = 1x(1,25x167,154+1,5x20,25)x14.7= 3517.967 (kN)
* Tính PMốA,B
PMốA = 1.25x7209.947 = 9012.434 (kN)
PMốB = 1,25x4053.442 = 5066.803 (kN)
* Tính

[

PLLCD+1Pl = η . γ LL .n.m.(1 + IM ).∑ Pi .Yi + γ LL .n.m.9,3.ω + γ PL .∑ T ..PL.ω

]

Trong đó:

ηi

+ : hệ số điều chỉnh tải trọng (Bảng 1.8)
+ n : số làn xe n= 2.
+ m : hệ số làn xe m= 1.
16


γ LL

γ LL

+
: hệ số hoạt tải của HL93
= 1,75. (Bảng 1.9)
+ IM : hệ số xung kích IM= 0,25.
+

Pi

: tải trọng trục của HL93.

li

+ : tung độ đường ảnh hưởng ứng với vị trí tải trọng trục.
+ T : bề rộng của 1 làn bộ hành.
+ PL : tải trọng đoàn người gây ra.

ω
+

: diện tích đường ảnh hưởng. = 14.7 m2

110

4300

35

145

145 110

4300
1200

PL=4,1 kN/m2
9,3KN/m

0.707

0.854

1

0.959

Dah Ra

29400

Hình 2.13: Đường ảnh hưởng áp lực hoạt tải tác dụng lên mố
Trường hợp 1: Xe tải 3 trục + Tải trọng làn + Đoàn người .
Trường hợp 2: Xe tải 2 trục + Tải trọng làn + Đoàn người .
Bảng 1.10 tổng hợp giá trị tải trọng xe 2 trục và 3 trục
Loại xe
3 trục
2 trục

Pi (kN)

Yi (m)

Pi.yi (kN.m)

145
145
35
110
110

1
0.854
0.707
1
0.959

145
123.83
24.745
110
105.49

[

∑Pi.yi
(kN.m)

PLLCD+1Pl = η . γ LL .n.m.(1 + IM ).∑ Pi .Yi + γ LL .n.m.9,3.ω + γ PL .∑ T ..PL.ω

Max
(kN.m)

293.58
293.58
215.49

]

= 1.75 × 2 × 1 × [(1 + 0,25) × 293.58 + 9.3 × 14.7] + 1.75 × 3 × 4.1 × 14.7 = 2079.315( kN )

Bảng 1.11: Bảng tổng hợp áp lực tác dụng lên bệ mố
S
T
1

Hạng
mục
Mố A

Tổng áp lực tác dụng lên đáy bệ mố
(kN)
2079.315+9012.434+35
14609.72
17.967

17


2

Mố B

2079.315+5066.803+35
17.967

10664.09

4.2. Tính toán áp lực tác dụng lên trụ

∑P

CD1

CD1
CD1
D1
=PKCN
+PTru
+PLCL+P
L

Trong đó:
-

CD1
PKCN
CD1
Tru

: Áp lực do kết cấu nhịp, lan can tay vịn, đá vĩa gây ra tại đáy bệ trụ.

P
-

: Áp lực do trọng lượng bản thân mố gây ra tại đáy bệ trụ.

CD1
LL+PL

P
-

Áp lực do hoạt tải gây ra.

[

PLLCD+1Pl = η . γ LL .n.m.(1 + IM ).∑ Pi .Yi + γ LL .n.m.9,3.ω + γ PL .∑ T ..PL.ω

]

Trong đó:

η
+ : Hệ số điều chỉnh tải trọng
+ n : Số làn xe n= 2.
+ m: Hệ số làn xe m= 1.
γ LL
γ LL = 1,75
+

:Hệ số hoạt tải của HL93,
+ IM:Hệ số xung kích IM= 0,25.
+Pi: Tải trọng trục của HL93.
li
+ : Tung độ đường ảnh hưởng ứng với vị trí tải trọng trục.
+ T : Bề rộng của 1 làn bộ hành.
+ PL:Tải trọng đoàn người gây ra.

ω

+ : Diện tích đường ảnh hưởng.= 29.4 m2
Có các trường hợp sau:
Trường hợp 1: Xe tải 3 trục + Tải trọng làn + Đoàn người .
Trường hợp 2: Xe tải 2 trục + Tải trọng làn + Đoàn người .
Trường hợp 3 : 90% Hiệu ứng 2 xe tải thiết kế cách nhau 15m + TTL+ Đoàn người.

18


4300

35

145

145

4300

Dah Ra

0 .8 5 4

1 .0 0 0

0 .8 5 4

PL=
4,1 kN/m
2
9,3KN/m

29400

29400

43
00

35

430
0

145

145

4300

35

145

145

150
00
430
0

0 .0 5 1

Da
h RT

2940
0

110

1200

110

2
9400

0 .1 9 7

0 .3 4 4

0 .8 5 4

1 .0 0 0

0 .8 5 4

PL=
4,1kN/m
2
9,3KN/m

D
ah R
a

0 .9 5 9

1 .0 0 0

PL=
4,1kN/m
2
9,3KN/m

29400

29400

Bảng 1.12: Tổng hợp giá trị tải trọng xe các trường hợp
Loại xe
3 trục
2 trục

2 xe 3 trục
cách nhau
15m

Pi (kN)

Yi (m)

Pi.yi
(kN.m)

145
145
35
110
110
145
145
35
145
145
35

0.854
1

0.854
1
0.959
0.854
1
0.854
0.344
0.197
0.051

123.83
145
29.89
110
105.49
123.83
145
29.89
49.88
28.565
1.785

∑Pi.yi
(kN.m)

CD1
PLL+P
L

P Max

(kN)

298.72

2896.705

215.49

2532.574
2986.224

378.95

2986.224

* Tính PKCN
PKCN = 1x(1,25x167,154+1,5x20,25)x29.4= 7035.935 (kN)
* Tính PTru
Trụ

Trọng lượng trụ
(kN)

Hệ số

PTru

19

T1
T2
T3
T4

4067.1
4774
4067.1
3124.6

1.25
1.25
1.25
1.25

5083.91
5967.49
5083.91
3905.8

Bảng 1.13 : Bảng tổng hợp áp lực tác dụng lên bệ trụ
S
T
T

Hạng
mục

1

Trụ T1

2
3
4

Tổng áp lực tác dụng lên đáy bệ trụ
(kN)

2986.224+7035.935+50
83.91
2986.224+7035.935+59
Trụ T2
67.49
2986.224+7035.935+50
Trụ T3
83.91
2986.224+7035.935+39
Trụ T4
05.8

15106.072
15989.647
15106.072
13927.96

5. Tính toán sức chịu tải và bố trí cọc
Cọc khoan nhồi sử dụng là loại cọc BTCT đường kính 1,0 m có f c=30 Mpa. Sức
chịu tải cọc khoan nhồi là trị số nhỏ nhất của sức chịu tải cọc theo vật liệu và đất nền

Ptt = min (Pvl; Pđn)
5.1.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
fc'

Pn= 0,85.[0,85. .(Ap-Ast)+fy.Ast]
fc'

Pn= 0,85.[0,85. .(Ap-Ast)+fy.Ast]
Trong đó :
fc'

fc'

+ : Cường độ chịu nén của BT cọc (MPa); =30(MPa).
+ Ap : Diện tích mặt cắt ngang cọc ính toán(mm2); Ap= 785398.163 (mm2).
Φ
+ Ast: Diện tích cốt thép chủ(mm2); dùng 20 25 Ast= 9817.477 (mm2).
+ fy : Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy= 420(Mpa).
=> Pn= 0,85.[0,85.30.( 785398.163 -9817.477 ) + 420. 9817.477] = 20315.551
(KN).
- Sức kháng dọc trục tính toán :
Φ
Pr= .Pn
Φ
Với: =0,75 hệ số sức kháng mũi cọc.
=> Pr= 0,75 x 20315.551 = 15236.663 (KN).
5.1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền
-Giả sử số liệu các lớp địa chất như sau:

20

Dung trọng
(N/mm3)
20.10-6
19,5.10-6
19.10-6

- Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên (ma sát bề mặt) và sức kháng
Q r =φqp Q p + φqs Qs

mũi:
( 10.7.3.2-2)
Trong đó:
ϕ qp
+
: hệ số sức kháng mũi cọc của cọc khoan đơn
ϕ qs
+
: hệ số sức kháng thành biên của cọc khoan đơn
Theo bảng 10.5.5.3 và AASHTO 2010 ta có các hệ số sức kháng đối với cát như sau
Sức kháng thành bên trong đất cát: 0.55
Sức kháng mũi cọc trong đất cát: 0.5
*Tính sức kháng mũi cọc
Q p =q p A g

- Sức kháng mũi
Với

(10.7.2.2-3)

+ Ag =785398.163 (mm2)
qp =

+ Sức kháng mũi đơn vị:

0,038N corr D b
≤ ql
D

+ Sức kháng điểm giới hạn:

(10.7.3.4.2a-1)

q l =0,4N corr

+ Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng
γ 1 h1 + γ 2 .h2 + γ 3 .h3 3000.20.10 −6 + 5000.19,5.10 −6 + 12000.19.10 −6
γ tb =
=
= 1.928.10 −5 N / mm 3
h1 + h2 + h3
20000
σ 'v

= γtb.h= 1,928.10-5.20000 = 0,386 (N/mm2)

1,92
1,92
N corr = [0,77. log10 ( ' )]. N = [0,77. log10( (

)]. 19 = 10,193(búa / 300mm)
0.386
σv

+ Tính
+ Chiều sâu chôn cọc trong tầng chịu lực: Db = 20000 mm
+ Đường kính cọc khoan nhồi: D = 1000 mm
=> ql = 0.4 x 10,193= 4,077 (Mpa)

21


qp =

0,038.10,193.20000
= 7,747( MPa)
1000

Lấy qp = 4,077 (Mpa)
Vậy sức kháng mũi cọc là: Qp = 4,077 x 785398.163 = 3202068.31= 3,202.106 (Mpa)
*Tính sức kháng bên:

Qs =q s As
- Sức kháng bên:
- qs = 0,0028 x N
Với N là số SPT đếm trung bình thân cọc
N tb =

N 1 h1 + N 2 .h2 + N 3 .h3 3000.6 + 5000.12 + 12000.19
=

= 15.3
h1 + h2 + h3
20000

(búa/300mm)

=> qs = 0,0028 x N= 0,0028 x15.3 = 0,043
-Diện tích xung quanh cọc: As = 3,14 x 1000 x 20000 = 62,832.106 mm2
=> Sức kháng bên: Qs=0,043.62,832.106=2,702.106 (MPa)
Vậy ta có tổng sức kháng của cọc:
Qr = 0.55x 3,202.106 + 0.5x 2,702.106 = 3,087.106 (Mpa) =3087 (kN)
*Sức chịu tải dọc trục tính toán:
Qc = min(Pr, Qr) = min(15236.663 ;3087) = 3087 (kN)
A
n=β p
Ptt
=>Số lượng cọc tại mố, trụ:
Với + n : số lượng cọc tính toán được ghi trong bản dưới.
+ β : hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng β = 1,5 đối với trụ
+ AP : Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng.
+ Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc
Bảng 1.15: Tính toán và chọn số lượng cọc
STT

Kết cấu

Áp lực (kN)

Sức kháng
của cọc (kN)

Số cọc tính

Chọn

1
2
3
4
5
6

Mố A
Mố B
Trụ T1
Trụ T2
Trụ T3
Trụ T4

14609.72
10664.09
15106.072
15889.647
15106.072
13927.96

3087
3087
3087
3087

3087
3087

7.1
5.18
6.9
7.34
6.9
6.33

8
6
8
8
8
8

6. Kiểm toán sơ bộ dầm chủ
6.1. Tính nội lực dầm chủ
6.1.1. Xác định hệ số phân bố ngang cho dầm trong
22


Một làn xe chất tải:
Hệ số phân bố ngang được xác định theo công thức:
m

S
4300

SI

0, 4

S
L

Kg
L.t S3

0 ,3

0 ,1

mg
=0,06+(
) ( ) (
)
Trong đó:S - Khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ,S =2400mm
L – Chiều dài nhịp tính toán, L = 29400 mm
Kg
L.t S3

Khi tính toán sơ bộ cho phép lấy: (
m

2400
4300

SI

)=1

2400
29400

0, 4

Suy ra: mg
=0,06+(
) (
Khi 2 làn xe chất tải hoặc lớn hơn:
MI
m

mg = 0,075+(
=0,075+(

S
2900

2400
2900

0, 6

S
L

) (

1

0 ,1

) ( ) = 0,433

Kg
0, 2

) ( ) (
0, 6

0,3

2400
29400

L.t S3

0, 2

0 ,1

)

1

0 ,1

) ( ) = 0,616 (đây là giá trị khống chế)

∑T
n
Hệ số phân bố đoàn người : gpl=
= 0.6
6.1.2. Xác định hệ số phân bố ngang cho dầm biên
- Một làn xe chất tải, ta dùng nguyên tắc đòn bẩy để xác định
1500
600

800

PL

1800

0.417

0.771

1.000

1.396

2400
dah R1

Đường ánh hưởng áp lực lên dầm biên
mg m = 1,2 ×

- Ta có:

1
(0,417 + 0)
2

=0,25
e = 0,77 ×

- Khi 2 làn xe chất tải hoặc lớn hơn: mgME = e x mgMI với:

de
2800

23


e

d - khoảng cách từ tim của dầm biên đến mép trong của gờ chắn bánh xe
e

Ta có: d = -800mm ( ngoài phạm vi áp dụng -300 < de < 1700) nên ta sử dụng quy
tăc đòn bầy để xác định
1,0 ×

1
× 0,417 = 0,209
2

MgME =
Vậy hệ số phân bố mô men hoạt tải dầm biên là mgm = 0,25
Hệ số phân bố đoàn người : gpl=

∑ω

+
PL

=1,625

6.1.3.Hệ số điều chỉnh tải trọng:
η = ηD .ηR .ηl
=1.
η

: Hệ số điều chỉnh tải trọng:
ηD
ηD
: Hệ số dẻo lấy,
=1,0 đối với các bộ phận và liên kết thông thường.
ηR
ηR
: Hệ số dư thừa ,lấy
=1,0 đối với mức dư thừa bình thường.
ηl
ηl
: Hệ số quan trọng, lấy =1,0 (cho các cầu thiết kế điển hình).
Hệ số xung kích: IM = 25% ( xét cho các bộ phận cầu).

6.1.4. Tính toán nội lực
Bảng tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ
DW (kN/m)
4.05

DC (kN/m)
33.43

Xác định nội lực gây ra do tĩnh tải

35

4300

PL=
4,1 kN/m2
DC+
DW
9,3KN/m
Dah Ml/2

5.25

6.75

145
7.35

5.25

145

1200
4300

29400

Hình: đường ảnh hưởng mô men giữa nhịp
Mucđ1 = x(1,25xDC+1,5xDW)xω
Musd = x(1,0xDC+1,0xDW)xω
Loại tải trọng

TTGH cường độ 1

TTGH sử dụng

24


DC
DW

1,25/0,9
1,5/0,65

1
1

Diện tích đường ảnh hưởng: = 108,05m2
=> Mô men tại vị trí giữa nhịp của dầm:

* Trạng thái giới hạn cường độ 1:
Mucđ1 = 1x(1,25xDC+1,5xDW) x ω
= 1x(1,25x 33.43+1,5x4,05) x 108,05 = 5171, 651 (kN.m)
* Trạng thái giới hạn sử dụng:
Musd = 1x(1xDCdng+1xDW)x ω
= 1x(1x 33.43+1x4,05) x 108,05 = 4049,8 (kN.m)
Xác định nội lực gây ra do hoạt tải
n


M hCD1 = η γ LL × mg M LL × (1 + IM )∑ ( Pi × yi ) + γ TTL × mgTTL × 9,3 × ω + γ PL × g PL × PL × ω 

i =1


Tổ hợp

Tung độ yi

Giá trị

y1
y2
y3
y1
y2
ω

5.25
7.35

5.25
7.35
6.75
108,05

Xe 3 trục + TTL+PL

Xe 2 trục +TTL+PL

Dầm trong
M(kN.m)

Dầm biên
M( kN.m)

4257.885

2799.053

3638.372

2547.627

Tổ hợp nội lực theo TTGHCĐ1:
Dầm trong:
CD1
CD1
M UCD1 = M TT
+ M HT
= 5171,651 + 4257,885 = 9429,536(kN/m)

Dầm biên:
CD1
CD1
M UCD1 = M TT
+ M HT
= 5171,651 + 2799,053 = 7970,704 (kN/m)
1/ 2
max

Kết luận: Dầm trong có M lớn hơn nên bất lợi hơn.Khi tính cốt thép cho hệ thống
dầm trong việc chọn sơ bộ,ta lấy giá trị moment này đi tính cốt thép dự ứng lực
6.2. Tính sơ bộ cốt thép UST và kiểm tra sức kháng uốn
6.2.1. Tính sơ bộ cốt thép ứng suất trước
* Phần bê tông đúc đâm
f c' = 40MPa

- Bê tông đúc dầm có
- Khối lượng thể tích: 24 kN/m3

(mẫu hình trụ ở 28 ngày)

25