Đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu qua sông D7 nối liền Hòa Cầm và Hòa Phước

LỜI CẢM ƠN

Sau khi gia nhập WTO đất nước ta có những chuyển biến mạnh mẽ trên nhiều
lĩnh vực đặc biệt là trên lĩnh vực kinh tế, tăng trưởng kinh tế cao. Trong giai đoạn
phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trở nên thiết yếu nhằm
phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước, trong đó nổi
bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vận tải.
Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, chúng em là những công dân,
những nguời kỹ sư tương lai thì chúng em phải làm sao trang bị cho mình những
kiến thức cần thiết để sau này ra trường có thể là một người có ích cho xã hội góp
một phần công sức của mình vào công cuộc xây dưng và đổi mới đất nước.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài thực tế là thiết kế cầu qua sông D7
đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông để
sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc.
Đồ án được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo tận
tình của thầy giáo hướng dẫn. Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ còn
hạn chế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án
lớn nên chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy kính mong quý thầy
cô thông cảm và chỉ dẫn thêm cho em. Rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các
thầy giáo để đồ án được hoàn chỉnh hơn.
Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo
ThS.Lê Văn Lạc, cùng các thầy giáo trong bộ môn Cầu Hầm khoa Xây Dựng Cầu
Đường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày

tháng 6 năm 2014

Trần Anh Đức

1

PHẦN MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến
1.1.1 Giới thiệu chung
Đà nẵng là một tỉnh thuộc vùng miền trung. Phía Bắc giáp thành phố Huế, phía
Tây và phía Nam giáp tỉnh Quảng Nam, phía Đông giáp Biển Đông. Thành phố Đà
nẵng rất thuận tiện trong giao thông : có Quốc lộ 1A đi ngang qua, đường biển,
đường hàng không,đường sắt. Trên địa bàn có nhiều khu di tích lịch sử và danh lam
thắng cảnh có thể phát triển ngành du lịch, đáp ứng nhu cầu tham quan, vui chơi
giải trí cho khách du lịch. Do đó mà hệ thống giao thông ở trên địa bàn thành phố
cần được đầu tư xây dựng, phát triển, mở rộng để đáp ứng tốt nhu cầu đi lại của
người dân đồng thời tạo điều kiện lưu thông thuận lợi góp phần đẩy mạnh sự phát
triển kinh tế của khu vực nói riêng và của cả nước nói chung.
1.1.2 Điều kiện về địa hình
Cầu D7 dự kiến bắc qua sông D7 nối liền Hòa Cầm và Hòa Phước.
Địa hình thềm sông: Bề mặt địa hình tương đối bằng phẳng . Hai bên dọc bờ
sông là khu vực dân cư sinh sống.
Địa hình lòng sông: Sông D7 tại khu vực khảo sát rộng hơn 150m, dòng chảy
tương đối ổn định. Bề mặt địa hình lòng sông không bằng, cao độ địa hình lòng
sông thay đổi trong khoảng từ +9, 0m đến -3, 0m.
1.1.3 Địa mạo
Khu vực xây dựng cầu có địa mạo chủ yếu là các cây bụi, cây nhỏ, vấn đề phát
dọn bề mặt để tạo diện thi công, tập trung máy móc, trang thiết bị, bố trí lán trại
phục vụ cho công tác xây dựng cầu tương đối thuận lợi, và không cần phải tốn
nhiều công sức.
1.1.4 Địa chất
Căn cứ vào kết quả khảo sát khoan thăm dò, các thí nghiệm tại hiện trường và
thí nghiệm trong phòng đã xác định được các tầng địa chất khu vực. Địa chất khu
vực thi công là phức tạp bao gồm khoảng 3 lớp khác nhau với sự thay đổi các lớp

địa chất phức tạp. Với điều kiện địa chất như vậy sẽ gây ra một số khó khăn trong
công tác sử lý nền móng, tính toán sức chịu tải của cọc và công tác thi công cọc sau
này. Các lớp địa chất thăm dò tại các lỗ khoan như sau :
Lớp sét dẻo mềm có chiều dày trung bình 6,5m
2


Lớp á sét có chiều dày trung bình 5,0m
Lớp cát hạt trung có chiều dày vô cùng
1.1.5 Địa chất thuỷ văn
Đà Nẵng có hệ thống sông suối khá dày. Các sông ở đây hầu hết bắt nguồn từ phía
tây,tây bắc và tỉnh Quảng Nam nên sông không dài, lòng sông hẹp, dốc. Phần lớn
các sông đều chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam ra biển.
Huyện Hòa Vang có hai hệ thống sông chính đó là sông Hàn và sông Cu Đê.
Ngoài hai hệ thống sông trên còn có rất nhiều hệ thống sông, suối nhỏ khác.
Dòng chảy chủ yếu tập trung vào mùa lũ từ tháng VII dến tháng XI, lượng dòng
chảy mùa này chiếm khoảng 70-80% tổng lượng dòng chảy trong cả năm. Các
tháng còn lại thường ít mưa nên lượng dòng chảy nhỏ.
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 :

+ 8,5 m

Mực nước thông thuyền : + 6,5 m
Mực nước thấp nhất :

+ 2,6 m

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 D7 là cấp V.
1.1.6 Khí hậu
- Nhiệt độ :
Nhiệt độ cao nhất trong năm : 30,50C
Nhiệt độ thấp nhất trong năm : 18,20C
Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng : 25,90C
- Mưa:
Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2504mm.
Số ngày mưa nhiều nhất trong tháng trung bình năm khoảng 22 ngày.
Mùa mưa bắt đầu vào tháng 9 và kết thúc vào tháng 1 năm sau. Các tháng có
lượng mưa lớn nhất là tháng 10 và 11 với lượng mưa trung bình khoảng 550mm đến
1000mm.
Mùa khô kéo dài từ tháng 2 đến tháng 7, lượng mưa trung bình khoảng 23 đến
40mm.
- Độ ẩm :
Độ ẩm không khí trung bình năm : 84,6%
Độ ẩm không khí cao nhất trung bình năm : 88%
3


Độ ẩm không khí thấp nhất trung bình : 83%
Độ ẩm không khí thấp nhất tuyệt đối : 82%
Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều
đến việc xây dựng cầu.
1.2 Điều kiện xã hội của khu vực tuyến
1.2.1 Dân cư và sự phân bố dân cư
Khu vực hai đầu cầu xây dựng là Hòa Cầm và Hòa phước, thành phố Đà Nẵng.
Thời gian gần đây khu vực đang được đẩy mạnh phát triển về mọi mặt. Cùng với sự
phát triển không ngừng về kinh tế, trình độ dân trí cũng được nâng cao rõ rệt, đồng
thời do nắm bắt kịp thời các chủ trương của nhà nước nên tình hình dân số của vùng

trong mấy năm gần đây tương đối ổn định.
Dân cư của vùng phân bố tương đối đồng đều, mật độ dân cư tương đối lớn. Ở
gần vị trí xây dựng cầu, nhà dân tập trung hai bên tương đối nhiều. Do đó trước khi
thi công phải đảm bảo được công tác đền bù giải tỏa để tạo mặt bằng thi công cầu.
Trong quá trình thi công cần có biện pháp để đảm bảo về mặt trật tự và an ninh cho
khu vực xây dựng cầu.
Dân cư của vùng chủ yếu là người Kinh nên về phong tục tập quán không có gì
đáng lưu ý.
1.2.2 Tình hình kinh tế - chính trị - văn hóa – xã hội của vùng
Tình hình kinh tế của vùng những năm gần đây có sự phát triển rất mạnh mẽ, thu
nhập bình quân đầu người cao và ngày càng tăng lên. Mức sống của người dân ngày
càng được nâng cao, kéo theo đó là nhu cầu về đi lại về giao thông ngày càng tăng
cao, điều đó yêu cầu nhất thiết phải xây dựng nhiều tuyến đường, nhiều cây cầu mới
để giải quyết các nhu cầu ngày càng cao của người dân.
Khu vực xây dựng cầu nằm trên đường quốc lộ 1A là trục giao thông huyết
mạch Bắc Nam. Tình hình chính trị quốc phòng của khu vực rất ổn định. Các cụm
dân cư có các cán bộ tuyên truyền về chính sách của Đảng, giáo dục chính trị cho
nhân dân, nhờ vậy mà lòng tin của nhân dân vào đảng ngày càng tăng cao, dân
chúng ngày càng yêu nước hơn.
1.2.3 Các định hướng phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội trong tương lai
Đây là khu vực có điều kiện rất thuận lợi để phát triển kinh tế trong tương lai.
Nằm ở trên đường quốc lộ 1A đi qua nên điều kiện giao thông thương mại giữa các
vùng rất thuận lợi. Vì vậy khu vực được đánh giá là sẽ phát triển năng động và
nhanh chóng trong tương lai và vấn đề phát triển cơ sở hạ tầng khu vực mà đặc biệt
là hệ thống giao thông vận tải được xem là vấn đề trọng yếu để góp phần thực hiện
thành công mục tiêu phát triển khu vực về mọi mặt.
4


Phát triển nền văn hoá đa dạng nhưng cũng phải giữ được những nét văn hoá

truyền thống của nó. Phương châm trong tương lai ngắn nâng cao mức sống người
dân trong địa bàn cũng như mức sống của người dân trên toàn Thành phố, đưa nền
kinh tế của Thành phố ngày càng phát triển.
1.3 Các điều kiện thi công
1.3.1 Điều kiện khai thác, cung cấp nguyên vật liệu
Vật liệu sử dụng cho công trình thì vùng đều có thể cung cấp được và rất thuận
lợi :
+ Đất đắp : Đất đắp có thể sử dụng mỏ đất tại huyện Hòa Vang. Đường vào
khai thác thuận lợi, đất tại đây thuộc loại đất sét pha cát lẫn dăm sạn, trữ lượng
khoảng > 600000m3. Hiện mỏ đất này đang được khai thác nhằm phục vụ cho các
công trình xây dựng trong khu vực.
+ Đá : Mỏ đá Phước Tường nằm ở địa bàn huyện Hòa Vang, thành phố Đà
Nẵng. Đá ở đây là loại đá granít màu xám xanh đốm đen, trữ lượng khoảng
>1000000 m3. Mỏ đá cách công trình khoảng 10km, đường vận chuyển bằng bê
tong nhựa rất thuận lợi. Hiện mỏ đá đang được khai thác nhằm phục vụ cho các
công trình xây dựng trong khu vực.
+ Cát: Mỏ cát ngay tại khu vực cầu Đỏ. Cát ở đây có chất lượng đạt yêu cầu,
khả năng cung cấp 1000m3/ngày.
+ Xi măng: Sử dụng xi măng Hải Vân,nhà máy xi măng nằm trên địa bàn
thành phố. Vì vậy vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây dựng rất thuận
lợi, giá rẻ, đảm bảo chất lượng và số lượng mà công trình đặt ra.
1.3.2 Điều kiện cung cấp máy móc
Đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy móc phục vụ cho việc thi công cầu
như: Máy đóng cọc, cần cẩu, máy đào, máy ủi, ôtô vận chuyển bê tông, máy bơm bê
tông, máy đầm bê tông và các loại máy móc cần thiết khác. Đảm bảo quá trình thi
công được tiến hành đồng bộ và liên tục, đảm bảo được tiến độ thi công.
1.3.3 Điều kiện cung cấp nhân lực
Khu vực có số lượng người dân nằm trong độ tuổi lao động chiếm tỉ lệ lớn.
Người dân có tính cần cù, chịu khó, ham học hỏi và được đào tạo khá tốt, có khả
năng tiếp nhận nhanh các tiến bộ khoa học kỹ thuật. Đây là một trong thế mạnh, là

nguồn lực quan trọng để phát triển kinh tế - xã hội.
Phía thi công có đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật có trình độ cao, có khả
năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt của thời tiết với năng suất cao.

5


Đội ngũ công nhân đã từng đi thi công nhiều công trình, đã có nhiều kinh
nghiệm trong công việc, làm việc hiệu quả trong mọi điều kiện thời tiết.
Đơn vị thi công đã có đầy đủ các thiết bị, phụ tùng cần thiết cho việc sửa chữa,
bảo quản máy móc trong quá trình thi công.
Khi gặp trục trặc, sự cố thì với đội ngũ công nhân có tay nghề đã được đào tạo
bài bản có thể sửa chữa tại công trường trong một thời gian ngắn, và sẽ không làm
gián đoạn quá trình thi công.
1.3.4 Điều kiện cung cấp nhiên liệu, các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt
Đơn vị thi công cung cấp đầy đủ các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt của anh
em công nhân và các cán bộ kỹ thuật trên công trường. Đảm bảo sự quan tâm tốt
đến sức khoẻ công nhân để hoàn thành công trình đúng thời hạn.
Các nhu yếu phẩm này có thể được mua tại các chợ hoặc tại các quán hàng
kinh doanh gần trên địa bàn thi công.
Địa phương mà tuyến đi qua đã có điện lưới quốc gia rất ổn định đảm bảo
cung cấp đầy đủ cho các loại máy móc chạy bằng điện và đảm bảo cung cấp đầy đủ
cho nhu cầu sinh hoạt của anh em công nhân tại công trường.
Nguồn nhiên liệu chủ yếu cung cấp cho các loại máy móc là xăng, dầu Diezen
được mua và vận chuyển tại các kho xăng dầu lớn trong khu vực bất cứ thời gian
nào khi cần.
1.3.5 Điều kiện đảm bảo y tế, giáo dục, thông tin liên lạc
Gần khu vực thi công công trình có trạm y tế xã do đó đảm bảo khi có sự cố,
tai nạn gì trên công trường cũng có thể chuyển nhanh chóng đến trạm y tế kịp thời.
Đồng thời trên công trường cũng có một số thuốc men trị thương thường gặp trên

công trường. Trường hợp bất trắc có thể xảy ra thương tích nặng thì có thể đưa đến
bệnh viện.
Ngoài thời gian ban ngày làm việc tại công trường thì các ngày lễ, ban đêm
anh em công nhân và các cán bộ kỹ thuật làm việc tại công trường có thể sinh hoạt
văn hoá tại trung tâm văn hoá xã, hoặc học bồi dưỡng nghiệp vụ tại các trung tâm
gần đó.
Khu vực tuyến đi qua đã có mạng lưới điện thoại rất phát triển và ổn định. Các
mạng điện thoại không dây được phủ sóng trên toàn khu vực với chất lượng phủ
sóng tốt và hầu như không gặp trở ngại gì. Chính vì vậy mà tại công trường có thể
lắp đặt điện thoại và các cán bộ, công nhân có thể sử dụng điện thoại di động tại
công trường phục vụ cho việc liên lạc giữa các tổ đội, các bộ phận thi công dể dàng,
thuận lợi để quá trình thi công có thể diễn ra một cách cơ động, nhanh chóng và
chính xác.
6


1.4 phân tích sự cần thiêt phải đầu tư dự án
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. Từ đó sẽ phát triển
được ngành dịch vụ du lịch của địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế,
văn hóa của người dân địa phương nói chung.
1.5 Qui mô, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng
Qui mô xây dựng

: Vĩnh cửu

Tần suất lũ thiết kế

: P = 1%

Tải trọng thiết kế

: Hoạt tải HL-93 và đoàn người PL = 3,0 kN/m2

Khẩu độ cầu

: Lo = 189 m

Khổ cầu

: K = 8,0 +2x0,3 + 2×1,25 m

Cấp sông

: Cấp V

Nhịp thông thuyền

: 25 m

Tiêu chuẩn thiết kế cầu

: 22TCN272-05 và các tiêu chuẩn hiện hành khác.

7

CHƯƠNG 2
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU
2.1 Lựa chọn kết cấu thượng bộ
- Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước công nghệ thi công cầu ngày
càng phát triển mạnh mẽ, việc áp dụng các công nghệ thi công hiện đại vào các
công trình cầu không còn là một vấn đề quá lớn. Tuy nhiên việc áp dụng công nghệ
thi công còn phụ thuộc vào tình hình khu vực và điều kiện thi công.
- Việc đưa ra các phương án kết cấu ngoài mục đích phải đảm bảo hợp lý về
mặt kết cấu, tính thẩm mỹ của công trình thì một vấn đề hết sức quan trọng nữa là
tính kinh tế của công trình và phù hợp với khả năng của các đơn vị thi công.
- Trên cơ sở đó ta đề xuất kết cấu thượng bộ của 2 phương án là cầu đơn giản
dầm I thi công bằng cẩu lắp. Và cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân
bằng.
2.2 Lựa chọn kết cấu hạ bộ
- Dùng móng cọc đóng cho cầu BTCT dự ứng lực và cầu dầm thép liên hợp
bản BTCT
- Kết cấu mố chọn loại mố chữ U cải tiến.
- Dùng trụ cầu toàn khối cho cầu BTCT dự ứng lực và cầu dầm thép liên hợp
bản BTCT
2.3 Đề xuất 2 giải pháp kết cấu như sau
Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt sông
như sau :
2.3.1 Phương án I
Loại cầu: Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST tiết diện chữ I.
Mô tả kết cấu phần trên :
Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu gồm 7 nhịp: 7× 29 ( m )
Chiều cao dầm sơ bộ chọn 1,4 m, chiều dày bản sơ bộ chọn 20 cm
Trụ lan can tay vịn bằng BTCT , tay vịn bằng ống Inox φ100mm, dày 10mm
Sử dụng vạch sơn phân làn
Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BT atphalt dày 6,5 cm

Lớp bảo vệ dày 1 cm
Lớp phòng nước dày 0,5 cm
Lớp tạo độ dốc dày 5 cm
8


Mô tả kết cấu phần dưới :
Dạng mố : Mố chữ U cải tiến BTCT f’c = 30 Mpa
Trụ cầu : Trụ đặc thân hẹp BTCT f’c = 30 Mpa
Đường dẫn hai đầu cầu :
Lớp BTN mịn 5cm
Lớp BTN thô 7cm
Lớp CPĐD dày 30 cm
Lớp CP đất đồi K98
Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95
Kiểm tra khẩu độ cầu :
Khẩu độ cầu :

Ltko = LC − ∑ bi − Ln ( tr ) − Ln ( ph ) − 2.1 ( m )

Trong đó : Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn ( m )
bi : Tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN ( m )
Ln(tr) và Ln(ph) : Chiều dài mô đất hình nón chiếu trên MNCN ( m )
1m : Độ vùi sâu của công trình vào mô đất hình nón ở đường vào đầu cầu.
Lotk = 7× 29+8× 0,05 – 6× 1,6 – 2× 1 = 191 ( m )
Ltko − Loyc
tk
o

yc

o

max( L , L )

=

191 − 189
×100 = 1,05% <5% ⇒ Thỏa mãn yêu cầu.
191

Phương pháp thi công chỉ đạo :
Thi công nhịp : Lao lắp bằng tổ hợp mút thừa.
Thi công mố trụ : Đổ bê tông tại chổ.
2.3.2 Phương án II
Loại cầu : cầu dầm thép liên hợp bản BTCT
Mô tả kết cấu phần trên :
Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu gồm 5 nhịp: 5x39 ( m )
Chiều cao dầm thép sơ bộ chọn 1,8 m, chiều dày bản sơ bộ chọn 20 cm
Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng ống Inox φ100mm, dày 10mm
Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BT atphalt dày 6,0 cm
Lớp bảo vệ dày 1 cm
Lớp phòng nước dày 0,5 cm
Lớp tạo độ dốc dày 5 cm

9


Mô tả kết cấu phần dưới :
Dạng mố : Mố chữ U cải tiến BTCT f’c = 30 Mpa
Trụ cầu : Trụ đặc thân hẹp BTCT f’c = 30 Mpa

Móng: Móng cọc BTCT tiết diện cọc 40x40(cm)
Đường dẫn hai đầu cầu :
Lớp BTN mịn 5 ( cm )
Lớp BTN thô 7 ( cm )
Lớp CPĐD dày 30 ( cm )
Lớp CP đất đồi K98
Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95
Kiểm tra khẩu độ cầu :
tk
Khẩu độ cầu : Lo = LC − ∑ bi + n × ∆ − 2 ×1(m)

Trong đó :
Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn ( m )
bi : Tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN ( m )
1m : Độ vùi sâu của công trình vào mô đất hình nón ở đường vào đầu
cầu.
n : Tổng số khe co giãn trên cầu.
∆ : Chiều rộng khe co giãn.
Ltko = 5x39 – 4× 1,6 – 2× 1– 6× 0,1 = 186 m

Ltko − Loyc
tk
o

yc
o

max( L , L )

=

186 − 189
×100 = 1,59% < 5% ⇒ Thỏa mãn yêu cầu
189

- Phương pháp thi công chỉ đạo:
+ Thi công nhịp: Lao kéo dọc kết hợp mủi dẩn.
+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, lắp dựng giá búa đóng cọc, tiến hành đóng
cọc tới cao độ thiết kế .
+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu có),
đập bêtông đầu cọc, đổ bêtông đệm M75 dày 20cm, dựng ván khuôn, cốt thép, đổ
bêtông.
+ Thi công trụ: Sử dụng vòng vây cọc ván thép, đóng vòng vây cọc ván thép, tiến
hành đào đất, sau đó đóng cọc rồi đổ bê tông lót móng, hút nước. Tiếp theo lắp
dựng ván khuôn đổ bê tông bệ cọc, bê tông thân trụ, bê tông xà mũ.

10


PHẦN 1:
THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG 1 : CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT DỰ ỨNG LỰC
CHƯƠNG 2 : CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT
CHƯƠNG 3 : SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN

(25%)

11

CHƯƠNG 1:
THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1
CẦU BTCT DẦM I BÁN LẮP GHÉP 7 NHỊP 29 m
1. Tính toán khối lượng các hạng mục công trình:
1.1. Số liệu và kích thước mặt cắt ngang dầm: bản vẽ sơ bộ phương án 1
1.2. Xác định khối lượng bản thân kết cấu nhịp:
Kết cấu nhịp : Gồm 7 nhịp giản đơn
- Chiều cao dầm chủ 1,4 m
- Bản bêtông mặt cầu dày 200 mm
- Bê tông dầm có cường độ 28 ngày f’c (mẫu hình trụ) : 50 Mpa
- Cốt thép DƯL dùng loại tao thép 7 sợi xoắn có đường kính 15,2mm
- Chi tiết mặt cắt ngang : thể hiện trong bản vẽ sơ bộ phương án 1
1.2.1. Xác định trọng lượng bản thân dầm chủ :
- Chọn số dầm chủ là Nb = 6 dầm, khoảng cách các dầm chủ tính theo công thức sau
S=

Bmc 12,1
=
= 2, 01(m)
6
6

Chọn khoảng cách giửa các dầm chủ S = 2,0 m
Suy ra : chọn phần cách hẫng

Sk = 1,05 ( m )

- Chiều cao dầm chủ được xác định theo tiêu chuẩn AASHTO:

ddc × 29 = 1,38 m, chọn ddc = 1,4 ( m )
Kích thước dầm chủ được thể hiện ở hình dưới : đơn vị ( cm )

140

2900

150

100

Dầm ngang được bố trí tại vị trí đầu dầm,1/4 nhịp và tại giữa nhịp,chiều dày dầm
ngang 20(cm)
Sử dụng lệnh Area trong phần mềm AutoCad2007 để đo diện tích.Ta được kết quả
như sau:

12


120

4

414

14

8

80

60

F =1,816 m2

132

114

114

F =0,872 m2

20
140

MCN dầm chủ đoạn đầu dầm

Dầm ngang đoạn đầu dầm

MCN dầm ngang

Hình 1.1 Mặt cắt gần gối

8

80
60
120

107

F =1,769 m2

20

25 20

62 1114

62 1114

F =0,569 m2

20
140

60

MCN dầm chủ đoạn giữa dầm

Dầm ngang đoạn giữa dầm

MCN dầm ngang

Hình 1.2 Mặt cắt giữa nhịp
+ Tính toán đặc trưng hình học của các tiết diện.
Tại mặt cắt giữa nhịp:

Agiữa nhịp= 0,569 (m2)

Tại mặt cắt ở gối:

A gối= 0,872 (m2)

+ Thể tích bê tông của 1 dầm chủ BTCT DƯL loại I 29 m :
Vdầm = 0,872.1,5.2+0,569.25+2.1,0.(0,569+0,872)/2 = 18,28 (m3)
+ Thể tích cốt thép của 1 dầm chủ BTCT DƯL loại I 29 m :
Vthép = 1,4%.18,28 = 0,26 (m3)
+ Thể tích bê tông thực tế của 1 dầm chủ BTCT DƯL loại I 29 m :
Vdc = 18,28 – 0,26 = 18,02 (m3)
+ Trọng lượng dầm chủ tính cho 1 nhịp 29 m gồm 6 dầm :
DCdầm = (18,02.25 + 0,26.78,5).6 = 2825,46 (kN)
+ Trọng lượng dầm chủ tính cho 1 m dài cầu :
DCdầm = 2825,46 /29 =97,43 (kN/m)
13


+ Trọng lượng tính cho 1 dầm chủ :
DC1dc = 97,43/6 = 16,24 (kN/m)
1.2.2. Xác định trọng lượng bản thân dầm ngang :
- Dầm ngang được bố trí như sau: 2 dầm ngang đặt cách đầu dầm 0,3m, 2 dầm
ngang bố trí cách đầu dầm 9,7 m
+ Thể tích 1 dãy gồm 5 dầm ngang loại I(đặt tại gối)
VI= 5.1,816.0,2 = 1,816 (m3)
+ Thể tích cốt thép trong dầm ngang loại I
VIthép =1,4%.1,816= 0,025 (m3)
+ Thể tích thực của bê tông dầm ngang loại I
VIbt = 1,816 – 0,025 =1,791 (m3)
+ Trọng lượng dầm ngang loại I
DCINgang = (1,791.25 + 0,025.78,5).2 = 93,48 (kN)

+ Thể tích 1 dãy gồm 5 dầm ngang loại II
VII = 5.1,769.0,2 = 1,769 (m3)
+ Thể tích cốt thép trong dầm ngang loại II
VIIthép =1,4%.1,769 = 0,025 (m3)
+ Thể tích thực của bê tông dầm ngang loại II
VIIbt = 1,769 – 0,025 =1,744 (m3)
+ Trọng lượng dầm ngang loại II
DCIINgang = (1,744.25 + 0,025.78,5).2 = 91,13 (kN)
+ Tổng trọng lượng dầm ngang nhịp 29 m
DCdn = 93,48 + 91,13 =184,61(kN)
+ Trọng lượng dầm ngang tính cho 1 m dài cầu :
DCdn = 184,61 /29 = 6,37 (kN/m)
+ Trọng lượng tính cho 1 dầm ngang
DCdn = 6,37/5 = 1,27(kN/m)
⇒ Trọng lượng dầm chủ + ngang tính cho 1 m dài cầu :

DCdầm = DC1 = 97,43 + 6,37 = 103,8 (kN/m)
1.2.3. Xác định trọng lượng bản mặt cầu và tấm đan :
+ Thể tích 1 m dài bản mặt cầu
Vb = 12,1.0,2.1 = 2,42 (m3)
+ Thể tích cốt thép
Vthép = 1,2%.2,42 = 0,029 (m3)
+Thể tích thực của bê tông
14


Vbt = 2,42 – 0,029 = 2,391 (m3)
+ Trọng lượng bản mặt cầu tính cho 1m dài
DCbmc = 2,391.25 + 0,029.78,5 = 62,05 (kN/m)
+ Thể tích tấm đan tính trên 1m dài cầu

Vtđ = 1,4.1.0,08.5 = 0,56 (m3)
+ Thể tích cốt thép
Vthép = 1,2%.0,56 = 0,007 (m3)
+ Thể tích thực của bê tông
Vbt = 0,56 – 0,007 = 0,553 (m3)
+ Trọng lượng tấm đan tính cho 1m dài cầu
DCtđ = 0,553.25 + 0,007.78,5 = 14,375 (kN/m)
1.3. Xác định khối lượng các bộ phận trên cầu:
1.3.1. Xác định trọng lượng các lớp phủ mặt cầu .
+ Thể tích lớp bê tông atphalt dày 6,0 cm
Vbtn = 0,06.11,1.203= 135,20 (m3)
+ Trọng lượng lớp bê tông nhựa
DCbtn = 135,20.22,5 = 3042 (kN)
+ Thể tích lớp phòng nước dày 0,5 cm
Vpn = 0,005.11,1.203 = 11,27 (m3)
+ Trọng lượng lớp phòng nước
DCpn = 11,27.15 = 169,05 (kN)
+ Thể tích lớp tạo mui luyện dày 5 cm
Vml = 0,05.11,1.203 = 112,67 (m3)
+ Trọng lượng lớp mui luyện
DCml = 112,67.24 =2704,08 (kN)
+ Thể tích lớp bảo vệ dày 1 cm
Vml = 0,01.11,1.203 = 22,53 (m3)
+ Trọng lượng lớp bảo vệ
DCml = 22,53.25 =563,25 (kN)
⇒ Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài cầu
DW = 6478,38/203 = 31,91 (kN/m)
1.3.2. Xác định trọng lượng phần lan can tay vịn .
- Kích thước cột lan can, tay vịn như bản vẽ sơ bộ
- Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính Φ 100, bề dày 2mm. Trọng

lượng trên 1m dài của ống là 10 N/m, mỗi đoạn ống dài 2,07m
+ Số lượng ống INOX trên 1 nhịp 29m
n=

29
.2.2 = 56 (ống) ⇒ Ltv = 56.2,07 = 115,92 (m)
2, 07

15


60

10

207

70

30 20
20

207

15
35

16

25

25

50

Hình 1.3 Cấu tạo lan can, tay vịn
+ Khối lượng tay vịn trên 1 nhịp 29m
Gtv = 115,92.0,01 = 1,16(kN)
+ Diện tích mặt cắt ngang bệ lan can
A= 0,7.0,25+ (0,20 + 0,50).0,25/2= 0,263 ( m2)
+ Thể tích bệ lan can trên 1 nhịp 29m
Vblc = 0,263.29.2 = 15,254 (m3)
+ Khối lượng bệ lan can trên 1 nhịp 29m
Gblc = 15,254.25 = 381,35 (kN)
+ Thể tích cột lan can trên 1 nhịp 29m
V = (0,16.0,1.0,6 - 2.3,14.0,052.0,1).30 = 0,24 (m3)
+ Khối lượng cột lan can trên 1 nhịp 29m
Gclc = 0,24.25 = 6 (kN)
⇒ Trọng lượng lan can tay vịn trên 1m dài
DClctv = (1,16+ 381,35 + 6)/29 = 13,4 (kN/m)

16


1.4. Xác định khối lượng các cấu kiện hạ bộ :
1.4.1. Xác định trọng lượng mố 1,2 .

200

172

90

170

20

40

125

350

93

50
150

150

150

350

90

350

1310

200

200

200

90

Hình 1.4 Cấu tạo mố 1 và 2
Bảng 1.1 : Tính toán khối lượng mố 1 và 2.
STT

Hạng mục

Diễn toán

Kết quả Đơn vị

1

Bệ mố + móng t/cánh

Vbm=1,5*3,5*13,1

68,78

m3

2

Thân mố

Vtm=2,0*1,5*12,1

37,5

m3

3

Tường đầu

Vtđ=0,4*1,9*12,1

9,20

m3

4

Tường cánh (phần trên)

Vtct=1,25*3,50*0,5*2

4,38

m3

5

Tường cánh (phần giữa)

Vtcg=2*(3,50+1,5)*1,72*0,5*0,5

4,3

m3

6

Tường cánh (phần dưới)

Vtcd=2*0,93*1,5*0,5

1,40

m3

7

Mấu đỡ bản quá độ

Vmd=(0,30*0,30+0,30*0,25/2)*12,1

1,54

m3

8

Đá kê gối

Vđkg=6*0.9*0.2*0.9

0,97

m3

9

Bản giảm tải

Vbgt=5*2.42*0.2*3.0

7,26

m3

3383,25

KN

135,33

KN

3518,58

KN

9

KLBT Mố

10 KLCT Mố
11 KL Mố

G bt

bt
m

=(Vbm+Vtm+Vtd+Vtct + Vmd

+Vtcg+Vtcd+Vmd+Vdkg + Vkqđ+ Vbqđ)*25
G bt

bt
m

=(Vbm+Vtm+Vtd+Vtct + Vmd

+Vtcg+Vtcd+Vmd+Vdkg + Vkqđ+ Vbqđ)*1
Gm= G bt + G ct

17


1.4.2. Xác định trọng lượng trụ số 1.
1210

90

105

200

200

200

105

690

600

600

260

140

380

65

120

150

120

150

200

75 75

75 75

180

200

140

380

820

820

Hình 1.5 Cấu tạo trụ số 1
Bảng 1.2: Tính toán khối lượng trụ 1
Kết quả

Đơn
vị

Vdt=0,9*0,9*0,2*6

0,97

m3

Vxm=1,8*12,1*0,75+(12,1+6,9)/2*0,75*1,8

29,16

m3

Vtt=(1,4*5,5+3,14*0,7*0,7)*6,0

55,43

m3

Vbt=3,8*8,2*1,5

46,74

m3

KLBT trụ

G bt1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*25

3307,5

KN

6

KLCT trụ

G ct1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*1

132,3

KN

7

Khối lượng trụ

GT1= G bt1 + G ct1

3439,8

KN

STT

Hạng mục

1

Đá tảng kê gối

2

Xà mũ trụ

3

Thân trụ

4

Bệ trụ

5

Diễn toán

1.4.3. Xác định trọng lượng trụ số 2 , 4.

18


1210
90

105

200

200

200

200

105

75 75

75 75

180

200

690

1000

1000

260

140

380

65

120

200

200

120

140

380

820

820

Hình 1.6 Cấu tạo trụ số 2 ,4.
Bảng 1.3: Tính toán khối lượng trụ 2 ,4 .
Kết quả

Đơn
vị

Vdt=0,9*0,9*0,2*6

0,97

m3

Vxm=1,8*12,1*0,75+(12,1+6,9)/2*0,75*1,8

29,16

m3

Vtt=(1,4*5,5+3,14*0,7*0,7)*10,0

92,39

m3

Vbt=3,8*8,2*1,5

46,74

m3

KLBT trụ

G bt1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*25

4231,5

KN

6

KLCT trụ

G ct1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*1

169,26

KN

7

Khối lượng trụ

GT1= G bt1 + G ct1

4400,76

KN

STT

Hạng mục

1

Đá tảng kê gối

2

Xà mũ trụ

3

Thân trụ

4

Bệ trụ

5

Diễn toán

1.4.4. Xác định trọng lượng trụ số 5.

19


1210
90

105

200

200

200

105

690

800

800

260

140

380

65

120

150

120

150

200

75 75

75 75

180

200

140

380

820

820

Hình 1.7 Cấu tạo trụ số 5
Bảng 1.4: Tính toán khối lượng trụ 5.
Kết quả

Đơn
vị

Vdt=0,9*0,9*0,2*6

0,97

m3

Vxm=1,8*12,1*0,75+(12,1+6,9)/2*0,75*1,8

29,16

m3

Vtt=(1,4*5,5+3,14*0,7*0,7)*8,0

73,91

m3

Vbt=3,8*8,2*1,5

46,74

m3

KLBT trụ

G bt1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*25

3769,5

KN

6

KLCT trụ

G ct1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*1

150,78

KN

7

Khối lượng trụ

GT1= G bt1 + G ct1

3920,30

KN

STT

Hạng mục

1

Đá tảng kê gối

2

Xà mũ trụ

3

Thân trụ

4

Bệ trụ

5

Diễn toán

1.4.5. Xác định trọng lượng trụ số 3.

20

1210
90

105

200

200

200

105

690

1050

1050

260

140

380

65

120

150

120

150

200

75 75

75 75

180

200

140

380

820

820

Hình 1.8 Cấu tạo trụ số 3
Bảng 1.5 : Tính toán khối lượng trụ 3.
Kết quả

Đơn

vị

Vdt=0,9*0,9*0,2*6

0,97

m3

Vxm=1,8*12,1*0,75+(12,1+6,9)/2*0,75*1,8

29,16

m3

Vtt=(1,4*5,5+3,14*0,7*0,7)*10,5

97,01

m3

Vbt=3,8*8,2*1,5

46,74

m3

KLBT trụ

G bt1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*25

4347

KN

6

KLCT trụ

G ct1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*1

173,88

KN

7

Khối lượng trụ

GT1= G bt1 + G ct1

4520,88

KN

STT

Hạng mục

1

Đá tảng kê gối

2

Xà mũ trụ

3

Thân trụ

4

Bệ trụ

5

Diễn toán

1.4.6. Xác định trọng lượng trụ số 6.

21


1210
90

105

200

200

200

105

690

500

500

260

140

380

65

120

150

120

150

200

75 75

75 75

180

200

380

140

820

820

Hình 1.9 Cấu tạo trụ số 6
Bảng 1.6: Tính toán khối lượng trụ 6.
Kết quả

Đơn
vị

Vdt=0,9*0,9*0,2*6

0,97

m3

Vxm=1,8*12,1*0,75+(12,1+6,9)/2*0,75*1,8

29,16

m3

Vtt=(1,4*5,5+3,14*0,7*0,7)*5,0

46,19

m3

Vbt=3,8*8,2*1,5

46,74

m3

KLBT trụ

G bt1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*25

3076,5

KN

6

KLCT trụ

G ct1 =(Vdt+Vxm+Vtt+Vbt)*1

123,06

KN

7

Khối lượng trụ

GT1= G bt1 + G ct1

3199,56

KN

STT

Hạng mục

1

Đá tảng kê gối

2

Xà mũ trụ

3

Thân trụ

4

Bệ trụ

5

Diễn toán

2. Tính toán số lượng cọc trong bệ mố, trụ cầu :
2.1. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên mố 1.

22


4.3m

35KN

110 KN
4.3 m

145KN

110 KN
145 KN

1.2 m

TTL

PL
DC+DW

ω = 14.2 m2

0.70

1.00
0.96

0.85

ÐAH M(A)

28,4

Hình 1.10. Sơ đồ xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực tại mố 1
Lực thẳng đứng tính toán tác dụng lên mố.
Rtt = N bt + N kcn + N ht

Trong đó:
Nbt - Trọng lượng bản thân mố ( KN )
Nbt = 1,25.Gbtmố = 1,25×3518,58 = 4398,23 ( KN )
Nkcn - Lực thẳng đứng do tĩnh tải kết cấu nhịp ( KN )
Nkcn = (γ DC.DC + γ DW.DW).ω
- γ DC , γ DW: hệ số tải trọng lấy theo bảng ( 3.4.1.1 ) – 22TCN272-05
Nht - Hoạt tải tác dụng lên mố
 Tĩnh tải tác dụng lên mố A, B :
DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ,dầm ngang ,lan can tay vịn
DC = 103,80+13,4=117,2 ( KN )

DW - Trọng lượng bản thân các lớp phủ mặt cầu

DW = 31,91 ( KN )
⇒ Nkcn = (1,25×117,2+1,5×31,91)×14,2 = 2760 ( KN )

 Hoạt tải HL93 và đoàn người 3,0 kN/m2 tác dụng lên mố:
Nht = η ( γ LL .n.m. (1+IM) ΣPiyi + γ LL .n.m. 9,3.ω+ γ PL .2.T.PL.ω)
Các giá trị hoạt tải:
- HL93: * Xe thiết kế + tải trọng làn ( 9,3 KN/m )
* Xe hai trục + tải trọng làn ( 9,3 KN/m )
- Tải trọng người đi bộ: PL = 3,0 KN/m2
- Hoạt tải người đi bộ:
23


N PL = γ PL .2T .PL.ω = 1,75× 2× 1,25× 3,0× 14,2 = 186,38 ( KN )

Trong đó:
+ T: bề rộng lề bộ hành: 1,25m
+ số lề bộ hành: 2 lề
+ γ PL = 1,75: hệ số hoạt tải người đi bộ, theo ( 3.4.1.1 )
- Hoạt tải xe thiết kế và tải trọng làn:
+ Tải trọng làn:
N TTL = γ TTL .n.m.TTL.ω = 1,75× 2× 1,0× 9,3× 14,2 = 462,21 ( KN )

Với: γ LL = 1,75, lấy theo ( 3.4.1.1 ) – 22TCN272-05
m: hệ số làn = 1,0, lấy theo ( 3.6.1.1.2.1 ) – 22TCN272-05
n: số làn xe, 2 làn
+ Tải trọng xe thiết kế HL93
N Xe 3truc = γ LL .n.m. ( 1 + IM ) .∑ Pi . yi

= 1,75× 2× 1,0× 1,25× (145× 1+145× 0,85+35× 0,70) = 1280,78 ( KN )
Với IM = 25%, lực xung kích
Pi : tải trọng bánh xe thiết kế
yi : tung độ đah ứng với điểm đặt lực Pi
+ Tải trọng xe hai trục:
N Xe 2truc = γ LL .n.m. ( 1 + IM ) ∑ Pi . yi

= 1,75× 2× 1,0× 1,25× (110× 1+110× 0,96) = 943,25 ( KN )
⇒ Nht = N Xe 3truc + N TTL + N PL = 1280,78 +462,21 +186,38 = 1929,37 ( KN )

Tổng áp lực tác dụng lên đáy bệ mố:
- Mố A : Rtt = N bt + N kcn + N ht = 4398,23 +2760 +1929,37 = 9087,6 ( KN )
- Mố B : Rtt = N bt + N kcn + N ht = 4398,23 +2760 +1929,37 = 9087,6 ( KN )
2.2. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên mố 2.
- Giống mố 1
2.3. Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên trụ T1 .
Lực thẳng đứng tính toán tác dụng lên trụ :
Rtt = N bt + N kcn + N ht

Trong đó:
Nbt - Trọng lượng bản thân trụ ( KN )
24


Nbt = 1,25.Gbttrụ = 1,25×3439,80= 4299,75 ( KN )
Nkcn - Lực thẳng đứng do tĩnh tải kết cấu nhịp ( KN )
Nkcn = (γ DC.DC + γ DW.DW).ω
γ DC, γ DW: Hệ số tải trọng lấy theo bảng ( 3.4.1.1 ) – 22TCN272-05
Nht - Hoạt tải tác dụng lên trụ

 Tĩnh tải tác dụng lên trụ :
DW
DC
Gtruï

1
1

ω =14.2 m

28,4m

â.a.h Rtru
2

28,4m

Hình 1.11 Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ T1
DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ,dầm ngang và lan can tay vịn
DC = 117,2 ( KN )
DW - Trọng lượng bản thân các lớp phủ mặt cầu

DW = 31,91 ( KN )
⇒ Nkcn = (1,25×117,2+1,5×31,91)×28,4 = 5519,97 ( KN )

 Hoạt tải HL93 và đoàn người 3,0 KN/m2 tác dụng lên trụ:
Nht = ηi .( γ LL .n.m. (1+IM) ΣPiyi + γ LL .n.m.9,3.ω + γ PL .2.T.PL.ω)
Các giá trị hoạt tải:
- HL93: * Xe thiết kế + tải trọng làn ( 9,3 KN/m )
* Xe hai trục + tải trọng làn ( 9,3 KN/m )

4,3m

4,3m

35 KN

145 KN 110 KN

145 KN

1,2m

110 KN

- Tải trọng người đi bộ: PL = 3,0 KN/m2

9.3 kn/m
3.0kn/m2

28,4m

0,85

11

0,96

0,85

Gtruï

â.a.h Rtru

ω =14.2 m2
28,4m

Hình 1.12 Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ T1 ( TH1 )

25