ĐỒ ÁN TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH CẦU ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.S Cao Văn Lâm

Phần 1 :THIẾT KẾ SƠ BỘ (02 Phương án)
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
Đề tài: THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG 052/L
1.1. Giới thiệu chung:
1.1.1. Vị trí:
Sông 12 nằm ở vùng đồng bằng Trung Trung Bộ thuộc tỉnh Quảng Nam
1.1.2. Điều kiện về địa hình:
Mặt cắt ngang sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp
có dạng đối xứng. Bề mặt địa hình lòng sông không bằng phẳng có những vũng sâu và
các bãi bồi chạy dọc theo bờ sông
1.1.3. Điều kiện địa chất:
 Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất khu vực công
trình đi qua có đặc điểm sau:
Lớp 1 : Sét pha bùn dày 0.5m
Lớp 2 : Cát hạt thô (e=0.6) dày 4.0m
Lớp 3 : Cát hạt trung lẫn cuội sỏi (e=0.42)
1.1.4. .Điều kiện thuỷ văn:
 Số liệu khảo sát thuỷ văn cho thấy:
- Mực nước thấp nhất (MNTN): +21.4 m
- Mực nước thông thuyền (MNTT): +23.54m
- Mực nước cao nhất (MNCN): +27.9m
1.1.5. 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 39 oC. Giai đoạn
từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa mực nước sông hạ thấp, 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 20-25oC. Độ ẩm khoảng 90%.
Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều
SVTH:Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 1


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.S Cao Văn Lâm

đến việc xây dựng cầu.
1.1.6. Quy mô, tiêu chuẩn dùng để thiết kế cầu:
-Quy mô: cầu được xây dựng với quy mô vĩnh cửu.
- Tải trọng thiết kế: HL93; đoàn người 3KN/m2
- Khổ độ cầu: L0 = 161m
- Khổ cầu: K = 7 + 2 x 1,25 m
- Sông thông thuyền cấp: Cấp V
- Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272 – 05
1.2. Điều kiện xã hội của khu vực tuyến:
 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
trong quá trình thi công cần có biện pháp để đảm bảo vệ mặt trật tự và an ninh
cho khu vực xây dựng cầu được đảm bảo.
1.3. Điều kiện khai thác cung cấp các loại vật liệu, máy móc, bán thành phẩm,
cấu kiện đúc sẵn, đường vận chuyển:
1.3.1. Điều kiện khai thác, cung cấp nguyên vật liệu:
Vật liệu sử dụng cho công trình thì xung quanh khu vực xây dựng đều có thể
cung cấp được và rất thuận lợi như: đất đắp, đá, cát, xi măng…
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 khoan cọc nhồi,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 được
đề ra.
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 thường chịu khó, ham học hỏi và được đào tạo khá tốt, có khả năng tiếp
nhận nhanh các tiến bộ khoa học kỹ thuật. 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.
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
SVTH:Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 2


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.S Cao Văn Lâm

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.
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.
1.4. Phân tích sự cần thiết phải đầu tư dự án, đề xuất và phân tích các giải pháp
kết cấu:
1.4.1. Phân tích sự cần thiết phải đầu tư dự án:

Tỉnh Quảng Nam là một tỉnh có tiền năng phát triển kinh tế. Vì vậy mà mục tiêu đẩy
mạnh phát triển kinh tế của tỉnh trong những năm gần đây rất được nhà nước và lãnh
đạo tỉnh quan tâm. Để thực hiện mục tiêu phát triển kinh tế, vấn đề được xem là đóng
một vai trò vô cùng quan trọng đó là phát triển mạng lưới giao thông trên địa bàn.
Những năm gần đây mạng lưới giao thông đi lại trên địa bàn tỉnh đang được chú trọng
và đẩy mạnh xây dựng với những tuyến đường và những công trình có quy mô lớn
nhằm góp phần thực hiện hiệu quả mục tiêu phát triển kinh tế mà ban lãnh đạo tỉnh và
chính phủ đã đề ra trong tương lai. Vấn đề giao thông đi lại giữa hai bên bờ sông chỉ
có thể thực hiện bằng các phương tiện tàu thuyền nhỏ qua sông, do đó nó không đáp
ứng nhu cầu đi lại của người dân sống tại đây và không đảm bảo an toàn cho người
qua sông. Vì vậy mà việc thi công cầu vượt sông 12 được xem là vấn đề hết sức cần
thiết nhằm đáp ứng nguyện vọng, sự mong mỏi của người dân sống hai bên sông nói
riêng và toàn khu vực nói chung.
Khi cầu được xây xong sẽ tạo điều kiện thuận lợi để nhân dân khu vực hai bên
sông có thể dễ dàng giao lưu, buôn bán với nhau.
Như vậy việc xây dựng cầu vượt sông 12 là rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn
trong việc phát triển kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng. Cầu xây dựng sẽ vừa giải
quyết nhiều vấn đề giao thông đi lại trong khu vực, vừa góp phần hoàn thiện cơ sở hạ
tầng giao thông, nhằm thúc đẩy đầu tư, đưa nền kinh tế của các khu vực hai bên cầu
nói riêng và của tỉnh Quảng Nam nói chung ngày càng phát triển để tương xứng với vị
thế xứng đáng của mình.
1.4.2 Đề xuất các giải pháp kết cấu:
Từ các số liệu thiết kế ban đầu, kết hợp việc đánh giá, phân tích các điều kiện
như: điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu,…ta có thể đề xuất một số phương
SVTH:Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 3


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.S Cao Văn Lâm

án vượt cầu như sau:
- Phương án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT DUL bán lắp ghép chữ I , gồm 6
nhịp: 5x33=165(m)
- Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp nhịp giản đơn bản BTCT: 5x48=240(m)
1.4.3. Phân tích các phương án thiết kế sơ bộ:
Nói chung thì các phương án đã đưa ra đều có tính khả thi và mỗi phương án
đều có một số đặc điểm riêng.
* Phương án 1:
Với khẩu độ tĩnh không của cầu là L 0 =161, ta đưa ra giải pháp kết cấu nhịp
gồm 6 nhịp 5x33=165 dầm đơn giản BTCT DUL bán lắp ghép chữ I , vật liệu là bê
tông cốt thép ứng suất trước, dầm chữ I được chế tạo sẵn thi công lắp ghép liên hợp
với bản mặt cầu BTCT đổ tại chỗ để tạo ra một tiết diện cùng chịu lực.
So với dầm T thì dầm I làm việc kém hiệu quả hơn nhưng chế tạo đơn giản
hơn , dầm ngang chế tạo đơn giản hơn rất nhiều. Nhược điểm của tiết diện I là dễ mất
ổn định khi khi vận chuyển và lắp ráp.
* Phương án 2:
- Phương án Cầu dầm thép liên hợp nhịp giản đơn bản BTCT: 5x48=240 (m).
Với khẩu độ tỉnh không của cầu là Lo =231m, ta đưa ra giải pháp kết cấu nhịp gồm
5 nhịp 5x48=240 m cầu dầm thép liên hợp, vật liệu bản bê tông, cốt thép dầm được chế
tạo sẵn thi công lắp ghép và được liên kết với nhau tại các gối bằng bulông cường độ
cao hoặc đinh tán.
-So với cầu bê tông thì cầu dầm thép liên hợp làm việc hiệu quả, tính thẩm mỹ
cao. Nhưng chế tạo phức tạp, cần độ chính xác cao, giá thành đắt, sữa chữa thường
xuyên.
1.4.4. Kiểm tra phương án để thiết kế sơ bộ (2 phương án):
• Kiểm tra theo điều kiện:

Ltt0 − Ltk0
max( Ltt0 , Ltk0 )

× 100% ≤ 5%(3%)

Trong đó:
+ L0tk: Khẩu độ tĩnh không yêu cầu (L0tk =161 m)
+ Ltt0 : Khẩu độ thực tế của cầu: Ltt0 =
SVTH:Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

∑ L − ∑ ntbt − 2bm
i

Trang 4


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu
Với

∑L

GVHD: T.S Cao Văn Lâm

: Tổng chiều dài kết cấu nhịp.

i

∑ ntb

: Tổng bề rộng trụ

t

∑b

m

: Tổng chiều dài kết cấu nhịp bị mố chiếu chỗ (vì là mố vùi

nên không có phần chắn nước ứng với MNCN do mô đất chiếm chỗ).
( bm=1m, bt=1,5÷1,8m)
a. Phương án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT DUL bán lắp ghép chữ I; 5 nhịp: 5 x 33 m
Khẩu độ tính toán: L0tt = L – 2bm – ntbt = 165 – 2.1 – 4.1,6 = 156.6m
L0tt − L0tk

Kiểm tra điều kiện:

L0

tk

=

156, 6 − 161
161

= 2, 73% ≤ 3%

→ Khẩu độ đạt yêu cầu

b.Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp 5 nhịp: 5 x 48 m
Khẩu độ tính toán: L0tt = L – 2bm – ntbt = 240 – 2.1 –4.1,6= 231,6 m
tt

Kiểm tra điều kiện:

L0 − L0
L0

tk

tk

=

231,6 − 231
231

= 0,26% ≤ 3%

→ Khẩu độ đạt yêu cầu

SVTH:Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 5


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ
PHƯƠNG ÁN I: CẦU DẦM BTCT ƯST BÁN LẮP GHÉP CHỮ I
( Nhịp: 5 × 33m)

11000

1250

250

3500

3500

250

1250

500

600

500

2%

950
180
200 220

1900

180
100 70

550

2%

1100

2200

2200

2200

2200

1100

Hình 2.1. Mặt cắt ngang cầu
2.1. Kết cấu phần trên :
2.1.1. Bản mặt cầu và các lớp phủ :
Theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn
175 mm. Ở đây ta chọn 200mm (chiều dày lớp chịu lực).
Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:
+ Lớp Bê tông asphalt dày 7cm (bê tông asphalt Mac 15)
+ Lớp phòng nước dày 0.4cm (dùng redcon 7)

+ Lớp đệm tạo độ dốc nghiêng 2% có độ dày trung bình 10 cm
-Dung trọng của bê tông ximăng là 24 kN/m3
-Dung trọng của bê tông nhựa là 22,5 kN/m3
- Dung trọng lớp phòng nước là 22 kN/ m3
-Dung trọng của cốt thép là 78,5 kN/m3
-Dung trọng của vữa ximăng là 15 kN/m3
- Thể tích của lớp BT nhựa Vas =0,07.10.33= 23,1 (m3)
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 6


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

- Trọng lượng lớp BT nhựa Gas=Vas.22,5 = 23,1. 22,5= 519,75 (kN)
- Thể tích lớp mui luyện Vml=0,1.10.33=33(m3).
- Trọng lượng lớp mui luyện Gml=33.15=495 (kN)
- Thể tích lớp phòng nước Vpn=0,004.10.33=1,32(m3).
- Trọng lượng lớp phòng nước : Gpn=1,32.22=29,04 (kN)
- Trọng lượng toàn bộ lớp phủ mặt cầu : 519,75+495+29,04= 1043,79(kN)
-Thể tích bản mặt cầu : Vb= 0,2 . 33.11 = 72,6 m3
• Hàm lượng cốt thép chiếm khoảng 1,5kN/m3
⇒ Trọng lượng thép Gct= 72,6 . 1,5 = 108,9 (kN)

Thể tích cốt thép Vct = 108,9 / 78,5 = 1,39 (m3)
Thể tích bê tông trong bản mặt cầu Vbt= 72,6-1,39 = 71,21 (m3)
Trọng lượng bê tông trong bản mặt cầu : Gbt=71,21 . 24 = 1709,04(kN)
Vậy trọng lượng toàn bản mặt cầu là Gb= Gct+Gbt = 108,9+1709,04 = 1817,94 (kN)

2.1.2. Lan can, tay vịn:
Chọn khoảng cách giữa 2 trụ lan can là 2m, sơ bộ thì nhịp 33m ta có 17 trụ
Kích thước lan can, tay vịn cho như hình vẽ:
Thể tích trụ lan can: Vlc = 0,15 . 0,10 . 0,6 . 17 . 2 =0,306m3
Thể tích chân đế lan can: Vcđ =( 0,55 . 0,25 + (0,35+0,2):2 .0,25) .33 .2 =13,6125 m3
Thể tích tay vịn: V = 0,08 . 0,12 . 1,9 . 2 . 15 . 2 +0,08 . 0,12 .0,9 . 2 .2 = 1,129 m3
Với hàm lượng cốt thép trong lan can, tay vịn khoảng 1kN/m3 Nên:
Trọng lượng cốt thép trong lan can, tay vịn:
Gct = (0,306 + 13,6125 + 1,129 ) . 1 = 15,0475 (kN)
Thể tích cốt thép trong lan can tay vịn :
Vct = 15,0475 : 78,5 = 0,1917 (m3)
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 7


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

Thể tích bê tông trong lan can tay vịn :
Vbt = 15,0475 – 0,1917 = 14,8558 (m3)
Trọng lượng bê tông trong lan can, tay vịn :
Gbt = 14,8558. 24 = 356,539 (kN)
Tổng trọng lượng là : 15,0475+356,539= 371,5865 (kN)
2.1.3.Dầm chủ:
a.Cấu tạo dầm chủ:
 Các thông số thiết kế gồm:
- Chiều rộng phần xe chạy: Kw = 7 m
- Chiều rộng phần người đi bộ: T = 1,25 m

- Chọn dạng bố trí phần người đi bộ cùng mức với phần xe chạy, dùng vạch sơn
phân làn rộng 25 cm .
- Chiều rộng dầm bo cột lan can rộng 50 cm.
- Chiều rộng toàn cầu được xác định theo công thức:
Bmc= Kw+2T+0,5x2+0,25x2= 7+2x1,25+ 1,5 =11 (m)
- Khoảng cách giữa các dầm chủ thích hợp nhất là 2÷2,5(m)
- Chọnsố lượng dầm chủ: Nb = 5
- Khoảng cách S giữa các dầm chủ:
S = 2,2(m)
Suy ra: Sk= (11-4x2,2)/2=1,1(m)
-

Chiều cao dầm chính:
Hdc =

-

1
1
lnhip = 33 = 1, 65m
20
20

Chọn chiều cao Hdc =1,7 m

Chi tiết kích thước dầm chủ như hình vẽ:
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 8

Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm
100 650 100
30180 70

70

325
200

1420

950

100

180

100 650 100

220 180

225

650

650

Mặt cắt tại giữa nhịp

Mặt cắt tại gối

Tại gối do có phản lực nên ta phải mở rộng bụng dầm để tăng khả năng chịu lực
của dầm chính.
b. Tính khối lượng của dầm chủ:
- Diện tích mặt cắt ngang của dầm chủ tại giữa dầm:
A = 65.7 + 18.80 + 30.10 + 20.123 + 18.22,5+22.65 = 6490 ( cm2 )
- Diện tích mặt cắt ngang của dầm chủ tại gối:
A =65.7 + 18.85 + 145.65 + 10.3 =11440 (cm2)
- Thể tích của một dầm chủ:
V = V1 + 2V2 +2V3
Trong đó:
V1 = 0,6490.(33- 2.2-2.1 ) = 17,523 m3
V2 = 1,144.2 = 2,288 m3
V3= (0,95+1,23)/2 .1 = 1,09 m3
=> Thể tích của dầm chủ : V = 17,523+2.2,288+2.1,09= 24,279 m3
* Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép thường trong dầm là 2,5÷3 (kN/m 3).
Từ đó suy ra trọng lượng cốt thép trong dầm là : Gsg= 2,5.24,279 = 60,6975 (kN)
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 9


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

Do đó, thể tích cốt thép trong dầm : 60,6975/78,5 = 0,773(m3)

Thể tích BT còn lại là : Vcg = 24,279-0,773= 23,506 (m3)
Trọng lượng BT dầm: Gcg = 23,506 .24 = 564,144 (kN)
Tổng trọng lượng toàn dầm : Gg = Gsg + Gcg = 60,6975+564,144= 624,8415 (kN)
Vậy khối lượng 5 dầm chủ (một nhịp) là : 624,8415.5= 3124,2075(kN)
2.1.4.Dầm ngang.
+Chọn số lượng dầm ngang: n

= 5dầm

a.Dầm ngang giữa nhịp.
- Kích thước dầm ngang như hình vẽ;

1350

325

1550

225

180

950

100 180

325

225

+Chiều cao dầm ngang:
hdn = 1410 mm
+Bề rộng dầm ngang: Bdn = 20 cm
+Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang :
Ahn = 1,35.0,28 + 0,325.0,1 + 0,95.2 + (2+1,55)/2 .0,18 = 2,63 m2
+Thể tích một dầm: V1hn= 4.0,2.2,63 = 2,104 m3
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 10


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

+Thể tích 3 dầm ngang loại này: Vhbs = 3.2,104 = 6,312 m

3

b.Dầm ngang tại gối.

1350

100

1420

30 180

100

1550

+Chiều cao dầm ngang:

hdn = hdc – 70 mm = 1630 mm

+Bề rộng dầm ngang:

Bdn = 20 cm

+Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang :
Ahn = 1,35. 1,63 + 0,03.0,1 + 1,42.0,1.2 = 2,4875 m2
+Thể tích một dầm: V1hn= 4.0,2.2,4875 = 1,99 m3
+Thể tích 2 dầm ngang loại này: Vhbs = 2.1,99 = 3,98 m3
Tính tổng cộng dầm ngang:
Vậy, tổng thể tích 5 dầm ngang:
Vhb = Vhbb + Vhbs = 6.312 + 3,98 = 10,292 m3
* Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép thường trong dầm là 2,5÷3 (kN/m 3).
Từ đó suy ra trọng lượng cốt thép trong dầm là : Gsg= 2,5.10,292 = 25,73(kN)
Do đó, thể tích cốt thép trong dầm : 25,73/78,5 = 0,328(m3)
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 11


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm
3

Thể tích BT còn lại là : Vcg = 10,292-0,328= 9,964 (m )
Trọng lượng BT dầm: Gcg = 9,964.24 = 239,136(kN)
Tổng trọng lượng toàn dầm : Gg = Gsg + Gcg = 25,73+239,136= 264,866(kN)
2.1.5: Trọng lượng tấm đan.
_Cầu gồm có 5 nhịp và 5 dầm chủ nên có 20 tấm đan. Kích thước mỗi tấm đan như
sau:
+ Dày: 0,07 m.
+ Rộng : 1,55m
+ Dài : 33,00 m
Vậy thể tích 20 tấm là: 0,07 .1,55.33.20 =71,61 (m3)
Thể tích tấm đan của 1 nhịp cầu là: 71,61:5 =14,322 (m3)
Khối lượng của tấm đan trong 1 nhịp cầu là: 14,322.24 =343,728 (kN)

Bảng 2.1 Tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của 1 nhịp 5*33m :
STT

Hạng mục

Số lượng

Tổng khối lượng
(kN)

1

Lan can, tay vịn

2 (hàng)

371,5865

2

Các lớp phủ mặt
cầu

1

1043,79

3

Bản mặt cầu

1

1817,94

4

Tấm đan

4

343,728

5

Dầm ngang

5

264,866

6

Dầm chủ

5

3124,2075

Tổng cộng (1 nhịp)

6966,118

2.2. Mố và trụ cầu:
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 12


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

2.2.1. Mố:
Chiều cao đất đắp sau mố là ≥ 4m, dầm kê lên mố có chiều dài 33m, qua xem xét các
loại mố ta chọn mố chữ U có các kích thước như hình vẽ sau:

4500

1452

1500

1250

1300

1750

500

15001340

1160

800

2200

1000

2925 500

Tính khối lượng mố A như sau:
- Phần bệ mố: V1= 1,5.4,5.11 = 74,25 m3
- Phần tường thân mố: V2 = 0.8 . 1,25. 11 = 11 m3

- Phần tường cánh: V3 =(1.2,925 + (2,925 + 1,75) : 2.1,16 + 1,75.1,34). 0,5 . 2=
7,982 m3
- Phần nhô của bản giảm tải:
V4 = (11-2.0,5) . (0,3.0.2 + (0,3+0,2) :2)= 3,1 m3
- Phần xà mũ : V5 = 0,95 . 0,5 .11 = 5,225 m3
- Phần đá kê gối: V6 = 0,8 . 0,2 . 0,8 . 5= 0,64 m3
- Phần bản giảm tải: V7 = 2. 0,2 . (11-0,5.2) = 4 m3
- Phần tường đỉnh: V8 = 0,5 . 2,7 . 11 = 14,85 m3
⇒ Tổng thể tích toàn bộ mố: Vmố =

∑V

i

= 121,047 m3

Hàm lượng cốt thép trong mố khoảng 1KN/m3
Trọng lượng cốt thép trong mố: Gctmố = 121,047 . 1 = 121,047 KN
Thể tích thép trong mố: Vctmố = 121,047 /78,5 = 1,542 m3
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 13


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

Thể tích bê tông trong mố: Vbtmố =121,047 – 1,542 = 119,505 m3
Trọng lượng bê tông trong mố: Gbtmố == 119,505. 24 = 2868,12 KN

⇒ Trọng lượng của mố:GmốA = Gctmố + Gbtmố =121,047 +2868,12 =2989,167 KN

Tính khối lượng mố B như sau: ( giống khối lượng mố A)
2.2.2. Trụ cầu :
Chọn loại trụ thân hẹp để dễ thoát nước và tránh va đập do cây trôi.
Chọn kích thước ban đầu trụ như theo hình vẽ sau :

800

700
1100 2200

2200

2200

2200 1100

1900

7000

1600

9000

4500

2.2.2.1. Trụ T1 và trụ T4 (7.6m):

SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 14


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

4400

1500

1900

1500

1450

1450

4500

- Phần bệ trụ : V1=4,5 . 1,5 . 9 = 60,75 m3
- Phần thân trụ : V2 = 1,6.4,4.7 + 3,14.0,82.4,4 = 58,12m3
- Phần đỉnh trụ : V3 = 1,5 . 1,9 . 11 – 2 . 0,8.1,9 = 28,31 m3
- Phần đá kê gối : V4 = 2 . 0,8.0,2.0,8 = 0,256 m3
⇒ Tổng cộng thể tích 1 trụ biên phải: Vtrụbiênp =

∑V

i

= 147,436 m3

Hàm lượng cốt thép trong trụ là khoảng 1 KN/m3
Trọng lượng cốt thép trong trụ : Gcttrụ = 147,436. 1 = 147,436 KN
Thể tích cốt thép trong trụ : Vcttrụ = 147,436 /78,5 = 1,878 m3
Thể tích bê tông trụ : Vbttrụ = 147,436 – 1,878= 145,558 m3
Trọng lượng bê tông trụ : Gbttrụ = 145,558 . 24 = 3493,392 KN
⇒ Trọng lượng của trụ T1 và T4 (7,6 m) :

Gtrụbiên = 147,436 + 3493,392 = 3640,828 KN
2.2.2.2. Trụ T2 và trụ T3 (11,20m) :

SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 15


GVHD: T.s Cao Văn Lâm

1500

8000

1500

Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

4500

- Phần bệ trụ : V1=4,5 . 1,5 . 9 =60,75 m3
- Phần thân trụ : V2 = 1,6.8 .7 + 3,14.0,82.8 = 105,677 m3
- Phần đỉnh trụ : V3 = 1,5 . 1,9 . 11 – 2 . 0,8.1,9 = 28,31 m3
- Phần đá kê gối : V4 = 2. 0,8 .0,2.0,8 = 0,256 m3
⇒ Tổng cộng thể tích 1 trụ biên phải: Vtrụbiênp =

∑V

i

= 194,993 m3

Hàm lượng cốt thép trong trụ là khoảng 1 KN/m3
Trọng lượng cốt thép trong trụ : Gcttrụ = 194,993. 1 = 194,993 KN
Thể tích cốt thép trong trụ : Vcttrụ = 194,993 /78,5 = 2,484 m3
Thể tích bê tông trụ : Vbttrụ = 194,993 – 2,484 = 192,509 m3
Trọng lượng bê tông trụ : Gbttrụ = 192,509. 24 = 4620,216 KN
⇒ Trọng lượng của trụ T2 và T3 (11,20m) :

Gtrụtrong = 194,993 + 4620,216 = 4815,209 KN

SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 16


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

Bảng 2.2 Tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần dưới
STT

Hạng mục

Số lượng

Khối lượng (KN)

1

Mố A

1

2989,167

2

Mố B

1

2989,167

3

Trụ biên (T1 và T4)

7,60 m

2

3640,828

4

Trụ giữa (T2 và T3)
11,20m

2

4815,209

2.3. Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu:
2.3.1. Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:
2.3.1.1. Xét mố cầu:
Các tải trọng tác dụng lên mố (theo TTGH cường độ 1):
Rmố = Rbt + Rht +Rkcn
Trong đó: Rbt là trọng lượng bản thân của mố. Rbt = 1,25.Gmố (KN)
Suy ra: Rbt= 1,25. 2989,167 =3736,459 KN
Rkcn là áp lực tĩnh tải ở phần trên tác dụng lên mố
Rkcn = ( 1,25DC + 1,5 DW ) ω
Với:
DC: Tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ và dầm ngang,lan can tay
vịn, giờ chắn bánh xe,tấm đan và bản mặt cầu trên 1m dài cầu
(DC = 5922,328/33 = 179,464( KN/m)
DW: Tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài cầu (DW =
1043,79/33 = 31,63( KN/m)

Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 33– 2.0,3 = 32,4 m.

Suy ra: ω = 16,2 (m): Tổng diện tích đah áp lực lên mố
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 17


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

⇒ Rkcn = ( 1,25 . 179,464 + 1,5 . 31,63). 16,2 = 4402,755 KN

Rht là áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố.

[

Rht = η γ LL .m.n.(1 + IM ).∑ Pi y i + γ LL .ω.m.n.q + γ PL .2T .PL.ω

]

Với:
γ LL = γ PL = 1, 75 : Hệ số vượt tải của LL, PL

(1+IM) = 1,25 là hệ số xung kích
n = 2 là số làn xe
m = 1 là hệ số làn xe (phụ thuộc vào số làn xe n)
η i = 1 là hệ số điều chỉnh tải trọng ( η = η R .η D .η I ≥ 1 )

Pi : Tải trọng trục bánh xe.
yi : Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng
9,3 (KN/m) : Tải trọng làn thiết kế
PL = 3 KN/m2 : Tải trọng người đi
2.T = 2.1,25 m : Tổng bề rộng phần dành cho người đi bộ
+ Xét xe tải thiết kế 3 trục:

145

4.3 4.3
145 35

3.0 KN
9.3 KN
32.4

1

0.867 0.735

SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 18


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

Rht = 1,75.2.1.1,25.[145.(1+0,867) + 35.0,735] + 9,3.2.1.16,2.1,75 +

+3.16,2.2.1,25.1,75
⇒ Rht = 2036,86 KN

+ Xét xe tải thiết kế 2 trục :
1,2
110

110

3.0 KN
9.3 KN
32.4

1

0,963

Rht = 1,75.2.1.1,25.110.(1+0,963) + 9,3.2.1.16,2.1,75 + 3.16,2.2.1,25.1,75
⇒ Rht = 1684,629 KN

Như vậy, ta chọn xe tải 3 trục thiết kế để tính toán
Bảng Áp lực đặt lên hai mố cầu
Mố

Rbt (KN)

Rkcn(KN)

Rht(KN)

R(KN)

A

3736,459

4402,755

2036,86

10176,074

B

3736,459

4402,755

2036,86

10176,074

2.3.1.2. Xét trụ cầu :
Các tải trọng tác dụng lên trụ (theo TTGH cường độ 1):
Rmố = Rbt + Rht +Rkcn
Trong đó: Rbt là trọng lượng bản thân của trụ. Rbt = 1,25.Gtrụ
Rkcn là áp lực tĩnh tải ở phần trên tác dụng lên trụ
Rkcn = ( 1,25DC + 1,5 DW ). ω
Với: DC: Tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ và dầm ngang,lan
can tay vịn, giờ chắn bánh xe, tấm đan và bản mặt cầu trên 1m dài cầu

SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 19


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

(DC = 5922,328/33 = 179,464 ( KN/m)
DW: Tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài cầu (DW =
1043,79/33 = 31,63( KN/m)
ω = 32,4 (m):Tổng diện tích đah áp lực lên trụ
⇒ Rkcn = ( 1,25 . 179,464 + 1,5 . 31,63).32,4= 8805,51 KN

Rht là áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên trụ.

[

Rht = η γ LL .m.n.(1 + IM ).∑ Pi y i + γ LL .ω.m.n.q + γ PL .2T .PL.ω

]

Với:
γ LL = γ PL = 1, 75 : Hệ số vượt tải của LL, PL

(1+IM) = 1,25 là hệ số xung kích
n = 2 là số làn xe
m = 1 là hệ số làn xe (phụ thuộc vào số làn xe n)
η i = 1 là hệ số điều chỉnh tải trọng ( η = η R .η D .η I ≥ 1 )

Pi : Tải trọng trục bánh xe.
yi : Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng
9,3 (KN/m) : Tải trọng làn thiết kế
PL = 3 KN/m2 : Tải trọng người đi
2.T = 2.1,25 m : Tổng bề rộng phần dành cho người đi bộ
Trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từng trụ một, đối
với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi. Hơn nữa, để tính phản lực gối phải tổ
hợp xe theo một cách nữa như sau:
“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe
này cách bánh sau xe kia là 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết
kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục
3.6.1.3.1 qui trình 22TCN272-05)
Hình vẽ xếp xe và các kết quả tính toán được cho ở bên dưới:

SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 20


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

TH1 :
4.3

4.3
35
145

145

3 KN
9.3 KN
32.4

32.4
1

0.867

0.867

TH2 :
1.2
110 110
3 KN
9.3 KN
32.4

32.4
1 0.963

TH3 :
4,3
145

4,3

145

35

4,3
145

4,3

145

35
3 KN

0,272 0.404 0.537 32.4

32.4
1

0.867

0.735

Bảng 2.3 Áp lực tác dụng lên các trụ
Tên trụ
Trụ biên
(T1) và trụ
biên (T4)

Các trường

hợp xếp xe

Rbt (KN)

Rkcn (KN)

Rht (KN)

R (KN)

1

4551,035

8805,51

2797,008

16153,553

2

4551,035

8805,51

2424,564

15781,109

3

4551,035

8805,51

3001,600

16358,145

SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 21


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu
7.6m
Trụ giữa (T2)
và trụ giữa
(T3) 11.2m

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

1

6019,001

8805,51

2797,008

17621,519

2

6019,001

8805,51

2424,564

17249,075

3

6019,001

8805,51

3001,600

17826,111

Tóm lại áp lực lớn nhất của các trụ là :
+ Trụ biên (T1) và trụ biên (T4) 8.6m: R = 16358,145 kN
+ Trụ giữa (T2) và trụ giữa (T3) 13.2m : R = 17826,111 kN

2.7.2 Xác định số lượng cọc trong mố trụ cầu.
2.7.2.1 Tính toán sức chịu tải của cọc:
Theo số liệu khảo sát địa chất thì tính chất của các lớp địa chất ở dưới lòng sông được

cho như sau:
+ Lớp 1: Sét pha bùn dày 0,5m.
+ Lớp 2: Cát hạt thô (e=0.6) dày 4,0m.
+ Lớp 3: Cát hạt trung lẫn cuội sỏi(e=0.42)
1. Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền
Sử dụng theo tiêu chuẩn 22TCN272-05
Sức kháng tính toán của cọc QR theo đất nền có thể tính toán như sau:
QR = φ x Qn = φqp x Qp +φqs x Qs
Với:
Qp = qp x Ap
Qs = qs x A s
Trong đó:
Qp: Sức kháng mũi cọc (N)
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 22


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

Qs: Sức kháng thân cọc (N)
qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
qs: sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
As: diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
Ap: diện tích bề mặt mũi cọc (mm2)
φqp: hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định trong bảng 10.5.5-3
φqp = 0,5
φqs: hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định trong bảng 10.5.5-3

φqs = 0,55

2.1. Sức kháng bền của cọc:
Giả thiết trị số SPT của lớp 2: N30 = 25
lớp 3: N30 = 35
Sử dụng kết quả SPT sức kháng bên đơn vị của cọc trong đất rời được tính toán
như sau:
Qs = qs x A s
Với qs= 0,0025 N
Trong đó N là số nhát búa chưa hiệu chỉnh (búa/300mm)
Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau:
Lớp đất

li (m)

Trạng thái

N30

qs (T/m2)

As (m2)

qs x As (T)

1. Cát hạt thô

2

Chặt vừa

25

6,25

6,28

39,25

2. Cát hạt
trung lẫn cuội
sỏi

23

Chặt

35

8,75

72,22

631,925

Sức kháng bên của cọc đã xét hệ số sức kháng:
φqs x Qs = 0,55x(631,925+39,25)=369,146 (T)
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 23

Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

1.2. Sức kháng mũi cọc:
- Mũi cọc đặt trong lớp đất rời.
- Sức kháng mũi được ước tính trên thí nghiệm hiện trường SPT.
Qp= qp x AP
Với qp=0,057xN=0,057x35=1,995 (MPa)=199,5 (T/m2)
 AP=(π x D2)/4=0,785 (m2)
Trong đó N là số nhát búa chưa hiệu chỉnh (búa/300mm)
 Qp=199,5x0,785=156,608 (T)
Vậy sức kháng mũi của cọc là: φqp x Qp=0,50x156,608 =78,304 (T)
 Sức chịu tải của cọc theo đất nền là:
QR=369,146 + 78,304 =447,45 (T)

2.7.2.2.2 Bố trí cọc:
 Tính số cọc trong móng:
n = β. ∑

P

Ptt

Trong đó : n là số cọc cần thiết
β : hệ số kể đến tải trọng ngang và mômen. β=1,4 với trụ , β=1,6 với mố

∑ P : Tổng áp lực lên đáy bệ mố - trụ

Ptt : Sức chịu tải của 1 cọc đơn, Ptt=447,45 (T)= 4474,5 (KN)

SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 24


Đồ án môn học:Lập dự án công trình cầu

GVHD: T.s Cao Văn Lâm

Bảng tổng hợp số lượng cọc trong móng
Kết cấu

β

Pcọc (KN)

Mố A (Trái)

1.6

4474,5

Mố B (Phải)

1.6

Trụ 1

∑ Rtt

(KN)

n

Chọn

10176,074

3,6

4

4474,5

10176,074

3,6

4

1.4

4474,5

16771,443

5,2

6

Trụ 2

1.4

4474,5

18647,098

5,8

6

Trụ 3

1,4

4474,5

18647,098

5,8

6

Trụ 4

1,4

4474,5

16771,443

5,2

6


Bố trí cọc trong móng :
Đường kính cọc 100 cm. Chiều dài cọc 25,7 m. Phần ngàm vào đài cọc dài 70cm, đoạn
đập đầu cọc dài 70cm.
Khoảng cách từ mép ngoài của đài đến mép hàng cọc ngoài cùng > 0.7d
Khoảng cách giữa 2 cọc gần nhất trong khoảng 3d÷6d = (300 ÷ 600) cm.
MẶT BẰNG CỌC TẠI TRỤ
9000
1250

3250

1250

1250

R=500

MẶT BẰNG CỌC TẠI MỐ
SVTH: Nguyễn Lộc Chẩn - Lớp: 13X3B

Trang 25

4500

2000

1250

3250