thiết kế, khảo sát thiết kế, các bước lập hồ sơ thiết kế, thiết kế và tổ chức thi công một công trình

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
NỘI DUNG THỰC TẬP CHUNG
1.1. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05
1.2. Địa chất và nền móng
1.3. Cấu tạo mố, trụ
1.4. Cấu tạo và kích thước mặt cầu
1.5. Gối cầu
1.6. Kỹ năng thiết kế
1.7. Thi công
Lời cảm ơn

1


Lời nói đầu

Thực tập tốt nghiệp giúp cho sinh viên có điều kiện thâm nhập vào thực tế và làm
quen với những công việc kỹ thuật trong lĩnh vực chuyên môn xây dựng cầu đường. Tạo
điều kiện cho sinh viên củng cố, cập nhật và bỗ xung những kiến thức đã học thông qua
các hoạt động thực tiễn ở nơi thực tập, tích cực chuẩn bị kiến thức cho làm luận án tốt
nghiệp.
Trong đợt thực tập tốt nghiệp vừa qua em đã được tiếp xúc với nhiều kiến thức thực tế bổ
ích rất cần thiết cho việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp cũng như bản thân em khi ra công
tác sau này. Sau một thời gian thực tập em đã nắm được một số nguyên tắc cơ bản của
việc thiết kế, khảo sát thiết kế, các bước lập hồ sơ thiết kế, thiết kế và tổ chức thi công
một công trình cụ thể. Trong đợt thực tập này em cũng được học và làm quen với môi
trường làm việc mới. Từ đó, em ý thức hơn về tác phong làm việc trong môi trường công
nhân công nghiệp. Điều đó giúp rất nhiều cho em sau này.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ của công ty, đặc biệt là các cán bộ của phòng Kỹ
thuật – Thi công nơi em thực tập đã tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đợt thực

tập này.

2


PHẦN 1: NỘI DUNG THỰC TẬP CHUNG
2.1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272 – 05
Tiêu chuẩn 272 – 05 chia ra các trạng thái giới hạn đó là:
- Trạng thái giới hạn cường độ: tính đến độ bền chịu uốn, cắt, xoắn, và chịu lực dọc
trục với tải trọng sử dụng là tải trọng tính toán. THGH cường độ chia ra 3 loại:
THGH cường độ I: tính có xe chạy trên cầu nhưng không xét đến gió.
THGH cường độ II: tính gió có vận tốc > 25m/s, không có xe chạy trên cầu
THGH cường độ III: tính với xe chạy trên cầu có gió vận tốc 25m/s.
+ Trạng thái giới hạn sử dụng: xét đến biến dạng, độ mở rộng vết nứt với tải
trọng tiêu chuẩn không xét đến hệ số tải trọng và hệ số xung kích.
+ Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy: là THGH nhằm hạn chế sự phát triển vết
nứt và tránh hiện tượng đứt gãy do xe tải thiết kế. Xe tải thiết kế để tính mỏi
là xe tải đơn, có khoảng cách các trục xe cố định.
+ Trạng thái giới hạn đặc biệt: xét đến các tải trọng đặc biệt như: lực động đất,
lực va xô tàu thuyền, tải trọng thi công,…
Các trạng thái giới hạn phải thoả mãn phương trình:
∑ηi Yi Qi ≤ Φ Rn = Rr

(1.3.2.1-1)

Trong đó:
o

Yi : hệ số tải trọng

o

: hệ số sức kháng

o

Qi : ứng lực do tải trọng

o

Rn : sức kháng danh định

o

Rr : sức kháng tính toán

o

ηi : hệ số điều chỉnh tải trọng, liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm
quan trọng trong khai thác.

+ ηi= ηD ηR ηl > 0,95 đối với các tải trọng dùng hệ số tải trọng γ imax
+ ηi =

1
≤ 1,0 đối với các tải trọng dùng hệ số tải trọng γ imin
η D .η Rη I

Với:
η D : hệ số liên quan đến tính dẻo

3


Độ dẻo của vật liệu rất quan trọng cho độ an toàn của cầu. Nếu vật liệu dẻo, khi
một bộ phận chịu lực quá tải nó sẽ phân bố nội lực sang bộ phận khác.
ηD ≥ 1,05 cho các cấu kiện và liên kết không dẻo
= 1,00 cho các thiết kế thông thường, theo đúng yêu cầu của thiết kế.
≥ 0,95 cho các cấu kiện có dùng các biện pháp để tăng thêm tính dẻo.
η R : hệ số liên quan đến tính dư

Đối với trạng thái giới hạn cường độ:
ηR ≥ 1,05 cho các bộ phận không dư thừa
= 1,00 cho các mức dư thừa thông thường
≥ 0,95 cho các mức dư thừa đặc biệt
Đối với các trạng thái giới hạn khác = 1,00
η I : hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác

ηI ≥ 1,05 cho các cầu quan trọng
≥ 0,95 cho các cầu điển hình
= 1,00 cho các cầu tương đối ít quan trọng
2.1.1. TẢI TRỌNG VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG
a) Khái niệm về tải trọng
Tải trọng thường xuyên
DD= tải trọng kéo xuống do ma sát âm
DC = tải trọng bản thân kết cấu
DW= tải trọng bản thân lớp phủ và các tiện ích công cộng khác
EH = áp lực đất tĩnh
EL = các hiệu ứng bị hãm tích luỹ do phương pháp thi công.
ES = tải trọng chất thêm

EV = áp lực đất thẳng đứng.
Tải trọng nhất thời
BR =
lực hãm xe
CE =
lực ly tâm
CR =
từ biến
CT =
lực va xe
CV =
lực va tàu
EQ =
động đất
FR =
ma sát
4


IM =
lực xung kích của xe
LL =
hoạt tải xe
LS =
tải trọng chất thêm
PL =
tải trọng người đi
SE =
lún
SH =

co ngót
TG =
thay đổi nhiệt độ
TU =
nhiệt độ đều
WA =
tải trọng nước và áp lực dòng chảy
WL =
gió hoạt tải
WS =
tải trọng gió trên kết cấu
b) Hoạt tải trên kết cấu
Hoạt tải thiết kế cầu theo tiêu chuẩn 272 – 05 bao gồm:
o Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế
35 kN
145 kN
145 kN
4300 mm 4300 mmtí i 900mm
mmm

o Tải trọng làn thiết kế
+ Xe tải thiết kế: xe 3 trục

+ Tải trọng trục trước: 3,5T
+ Tải trọng trục giữa: 14,5T
+ Tải trọng trục sau: 3,5T
600 mm nãi chung
300mm mót thõa cña mÆ
t cÇu
+ Khoảng cách trục trước đến trục giữa:4,3m

Lµn thiÕt kÕ3600 mm
+ Khoảng cách từ trục giữa đến trục sau: từ 4,3m đến 9m
+ Khoảng cách giữa các trục xe theo chiều ngang: 1,8m
- Xe hai trục thiết kế:
+ Tải trọng hai trục là: 11T
+ Lhoảng cách từ trục trước đến trục sau:1,2m
+ Khoảng cách giữa các trục theo chiều ngang1,8m
+ Đối với các cầu trên tuyến đường cấp IV hay thấp hơn, chủ đầu tư có thể xác
định tải trọng xe hai trục nói trên nhân với hệ số 0,5 hoặc 0,65.
- Tải trọng làn
+ Theo chiều dọc cầu: tải trọng phân bố có giá trị :9,3N/mm
+ Theo ngang cầu : phân bố đều trên chiều rộng 3m
+ Tải trọng làn không xét đến lực xung kích
- Tải trọng người
5


+ Khi chiều rộng lề > 0.6m thì tải trọng người coi là lực phân bố trên hết diện
tích lề có giá trị là :300kG/m2
+ Khi chiều rộng lề >1.5m thì phải xét thêm cả xe thô sơ và có giá trị là :
410kG/m2
+ Khi tính toán đổi sang tải trọng phân bố đều bằng cách nhân với bề rộng lề.
c) Tải trọng gió
- Tốc độ gió thiết kế: là tốc độ gió giật trong 3s với chu kỳ xuất hiện trong 100năm
nhân với hệ số điều chỉnh của khu đất chịu gió.
- Tải trọng gió ngang WS: Tải trọng gió ngang được lấy theo chiều tác dụng nằm
ngang và đặt tại trọng tâm của các phần diện tích thích hợp, tính theo công thức:
PD = 0,0006 V2 At Cd ≥ 1,8 At (kN)
Trong đó:
o V

=

tốc độ gió thết kế (m/s)

o At

=

diện tích của kết cấu phải tính gió ngang (m2)

o Cd

=

hệ số cản gió

- Tải trọng gió dọc
+ Đối với mố trụ, kết cấu phần trên là giàn hay các dạng bề mặt cản gió lớn song
song với tim dọc của kết cấu thì xét tải trọng gió dọc như tải trọng gió ngang.
+ Đối với kết cấu phần trên mặt trước đặc, thì lấy bằng 0.25 tải trọng gió ngang.
+ Các tải trọng gió dọc và ngang phải cho tác dụng trong từng trường hợp đặt tải
- Tải trọng gió theo phương thẳng đứng
+ Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng tác dụng vào trọng tâm của diện tích thích hợp
P v = 0.00045 V2Av
(kN)
Trong đó:
o V: tốc độ gió thiết kế
o Av : diện tích phẳng của mặt cầu hay kết cấu cần tính.
+ Chỉ tính gió thẳng đứng trong những trường hợp không liên quan đến gió trên

hoạt tải và chỉ tính khi lấy hướng gió vuông góc với trục dọc của cầu.
- Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ WL
+ Điểm đặt: cách mặt đương 1.8m
+ Giá trị: coi là lực phân bố tác dụng đều theo ngang cầu:ngang với tim dọc kết
cấu : WL = 1.5KN/m, song song với tim dọc kết cấu WL = 0.75KN/m.
d) Tải trọng ngang khác
- Lực ly tâm CE:
6


Khi xe chạy trên cầu nằm trên đường cong sẽ có lực ly tâm C
+ Điểm đặt : cách mặt đường xe chạy 1,8m
+ Tác dụng theo phương ngang ngang cầu
+ Giá trị : là lực tập trung
C = 4v 2 / 3bR ⇒ Flt = C.Ptr

Trong đó:
o v: tốc độ thiết kế của đường (m /s)
o g: gia tốc trọng trường (g=9,807m/s2)
o R: bán kính cong của làn xe.
o Ptr : trọng lượng trục xe
- Lực hãm xe BR :
+ Điểm đặt: cách mặt đường xe chạy 1,8m
+ Tác dụng theo phương ngang dọc cầu.
+ Giá trị : lấy bằng 25% trọng lượng các trục xe tải hoặc xe đặc biệt đặt trên tất
các làn xe chạy cùng một hướng.
e) Hệ số tải trọng
- Các hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng tương ứng được lấy theo bảng sau:
DC
Tổ hợp tải DD

trọng
DW
EH
Trạng thái
giới hạn
Cường độ I
Cường độ II

ES

LL
IM
CE
BR
E PL
VLS
EL

Cùng một lúc chỉ
dùng 1 trong các
tải trọng
WA

WS

γn

1,75 1,00 -

γn

-

WL FR

-

1,00

1,00 1,40 -

1,00

Cường độ
γ n 1,35 1,00 0.4
III
Đặc biệt
γ n 0,50 1,00 Sử dụng
1.0 1,00 1,00 0,30

1,0
1,00
0
1,00
1,0
1,00
0
7

TU

CR
SH

0,5/1.2
0
0,5/1.2
0
0,5/1.2
0
1,0/1,2
0

TG SE
eq

ct

cv

γ TG γ SE -

-

-

γ TG γ SE -

-

-

γ TG γ SE -

-

-

-

-

1,00 1,00 1,00

γ TG γ SE -

-

-


Mi ch cú
LL, IM & 0,75 CE
- Chỳ thớch:
+ Giỏ tr ln hn vi h s ti trng ca UT, CR, SH tớnh n bin dng, giỏ tr
nh hn tớnh cỏ hiu ng khỏc.
+ H s ti trng i vi lỳn c quy nh c th trong cỏc ỏn
+ H s ti trng i vi Graien nhit c ly nh sau:
1. Bng 0 ti TTGH cng v c bit
2. Bng 1 ti TTGH s dng khi khụng cú hot ti
3. Bng 0,5 ti TTGH s dngkhi cú hot ti.

- H s ti trng dựng cho cỏc ti trng thng xuyờn
Hệ số tải trọng
Lớn nhất
Nhỏ

Loại tải trọng
DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ
DD: kéo xuống (xét ma sát âm)
DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích
EH: áp lực ngang của đất

1,25
1,80
1,50

nhất
0,90
0,45
0,65

Chủ động

1,50

0,90

Nghỉ
EL: Các ứng suất lắp ráp bị hãm
EV: áp lực đất thẳng đứng

1,35
1,00

0,90
1,00

ổn định tổng thể

1,35

N/A

Kết cấu tờng chắn

1,35

1,00

Kết cấu vùi cứng

1,30

0,90

Khung cứng

1,35

0,90

Kết cấu vùi mềm khác với cống hộp 1,95
1,50
thép

0,90

Cống hộp thép mềm
ES: Tải trọng đất chất thêm

1,50

0,90
0,75

f) H s ln
- Nu trờn cu ng thi cú mt s ln xe thỡ phi nhõn vi h s ln xe xột n
xỏc sut xy ra hiu ng cc i. Bng h s ln:
8


Sè lµn chÊt t¶i
1
2
3
>3

HÖ sè lµn (m)
1,20
1,00
0,85

0,65

2.1.2. NGUYÊN TẮC XẾP XE
- Theo phương dọc cầu: chỉ được đặt một xe tải hoặc tanđem trên mỗi làn, trừ
trường hợp tính mômen âm tại gối của dầm liên tục được phép xếp xe trên hai nhịp lân
cận. Tải trọng làn xếp theo đường ảnh hưởng, tĩnh tải xếp toàn cầu.
- Theo phường ngang cầu: khoảng cách giữa các trục xe là 1,8m. Mỗi làn xe xếp tối
đa 1xe, vị trí đặt tải trọng xe chọn tại vị trí gây ra hiệu ứng tải lớn nhất, khi đặt tải để xác
định hệ số phân bố ngang trục bánh xe phải cách mép làn tối thiểu 0,6m.
a) Hệ số xung kích
Hệ số xung kích được lấy theo bảng sau:
Cấu kiện
Mối nối bản mặt cầu
Tất cả các trạng thái giới hạn
Tất cả các cấu kiện khác
• Trạng thái giới hạn mỏi và giòn

IM
75%

15%
25%

• Tất cả các trạng thái giới hạn khác
b) Tổ hợp tải trọng
+ Tác dụng của tải trọng được tổ hợp theo các TTGH với hệ số tải trọng tương
ứng.
+ Khi xét tác động của hoạt tải, trong tính toán lấy giá trị lớn nhất trong 2 tổ
hợp:
+ Tổ hợp 1: hiệu ứng của xe 2 trục + tải trọng làn

+ Tổ hợp 2: hiệu ứng của xe tải thiết kế + tải trọng làn.
+ Khi tính mômen âm M- và phản lực gối thì dùng hai xe tải đặt cách nhau
15m với khoảng cách các trục sau không đổi bằng 4,3m đồng thời bỏ qua hiệu
ứng của những trục không gây ra nội lực bất lợi.
Lấy hiệu ứng của 90% hai xe tải thiết kế và 90% tải trọng làn thiết kế
+ Tổ hợp tính duyệt theo độ võng: khi xét tác động của hoạt tải, trong tính
toán cần lấy giá trị lớn nhất trong 2 tổ hợp sau:
9


+ Tổ hợp 1: xe tải thiết kế ( có 25% lực xung kích )
+ Tổ hợp 2 : 25% xe tải thiết kế ( có 25% lực xung kích) + tải trọng làn
- Tổ hợp tải trọng khi tính mỏi và đứt gãy: khi xét tác động của hoạt tải, trong tính
toán thường lấy hiệu ứng của một xe tải thiết kế ( có 15% lực xung kích) nhưng
với khoảng cách giữa các trục sau là 9m và không xét tải trọng làn.
2.1.3. TĨNH KHÔNG TRÊN VÀ DƯỚI CẦU
+ Các chiều cao thiết kế cầu:
+ Chiều cao tự do dưới cầu: là khoảng cách tính từ đáy dầm đến mực nước cao
nhất.
+ Chiều cao kiến trúc của cầu (hkt): là khoảng cách tính từ đáy dầm đến mặt
đường xe chạy.
+ Chiều cao của cầu: là khoảng cách tính từ mặt đường xe chạy đến mực nước
thấp nhất đối với cầu vượt dòng nước và đến mặt đất tự nhiên đối với cầu cạn.
+ Chiều cao thông thuyền (tĩnh không thông thuyền): là chiều cao đảm bảo cho
tàu thuyền đi lại an toàn dưới cầu. Chiều cao thông thuyền được xác định căn cứ
vào khổ thông thuyền.
+ Các mực nước thiết kế:
+ Mực nước cao nhất (MNCN): là mực nước lớn nhất xuất hiện trên sông ứng
với tần suất lũ thiết kế P%.
+ Mực nước thấp nhất (MNTN) : là mực nước thấp nhất xuất hiện trên song ứng

với tần suất lũ thiết kế P%.
+ Tần suất lũ thiết kế được quy định phụ thuộc vào chiều dài cầu:
Loại cầu
Chiều dài nhịp L(m)
P%
cầu lớn
>100 m
1%
cầu trung
25 ÷ 100m
2%
cầu nhỏ
<25 m
4%
+ Mực nước thông thuyền (MNTT): là mực nước cao nhất cho phép tàu bè đi lại
dưới cầu một cách an toàn.
+ Xác định cao độ đáy dầm:
+ Đáy dầm không đựơc vi phạm tĩnh không thông thuyền hoặc thông xe dưới cầu
và đáy dầm tại mọi vị trí phải cao hơn MNCN >= 0,5m với sông đồng bằng và
>=1m với sông miền núi có đá lăn cây trôi.
+ Tại những nơi khô cạn hoặc đối với cầu cạn, cầu vượt thì cao độ đáy dầm tại
mọi vị trí phải cao hơn mặt đất tự nhiên >= 1m.
10


+ Đỉnh xà mũ mố trụ phải cao hơn MNCN tối thiểu là 0,25m. Trong trường hợp
tính toán sơ bộ cao độ đỉnh trụ có thể lấy giá trị lớn nhất trong hai cao độ sau:
MNCN + 0,25m và MNTT + htt - hg .
2.1.4. TIÊU CHUẨN VÂT LIỆU BÊTÔNG, CỐT THÉP, THÉP
a)Bê tông

- Cấp bê tông theo tiêu chuẩn 22TCN 272- 05, bê tông được phân thành 8cấp.
Cấp và tính chất của bê tông được thể hiện trong bảng sau:
cường
độ
Lượng xi Tỷ lệ N/X Hàm lượng Kích thước cốt liệu
chịu nén 28
Cấp bê măng
lớn nhất
không khí
theo AASHTO M43
ngày
tong
Kích thước lỗ vuông
Kg/m3
Kg/kg
%
MPa
sàng (mm)
A
362
0.49
25 đến 4.75
28
6.0 ± 1.5
A(AE)
362
0.45
25 đến 4.75
28
B

307

0.58

5.0 ± 1.5

50 đến 4.75

17

B(AE)

307

0.55

50 đến 4.75

17

C

390

0.49

7.0 ± 1.5

12.5 đến 4.75

28

C(AE)

390

0.45

P

334

0.49

S

390

0.58

12.5 đến 4.75
28
Như
quy
Như
quy
25 đến 4.75 hoặc 19
định ở chỗ
định ở chỗ

đến 4.75
khác
khác
25 đến 4.75

Tỉ trọng
334
Như quy định trong hồ sơ hợp đồng
thấp
Ghi chú:
1.Bêtông cấp A dùng cho tất cả các loại kết cấu, đặc biệt là các bộ phận kết cấu
trong nước mặn.
2. Bêtông cấp B dùng cho móng, cọc lớn và tường trọng lực.
3. Bêtông cấp C được dung cho các kết cấu có mặt cắt mỏng như lan can,.
4. Bêtông cấp P được dùng khi cường độ bêtông yêu cầu vượt quá 28MPa.
5. Bêtông cấp S dùng để đổ bêtông bịt đáy.
6. Bêtông tỷ trọng thấp nên dung ở trong các trường hợp hạn chế trọng lượng của
kết cấu.
11


- Các loại cường độ của bêtông:
+ Cường độ chịu nén của bêtông 28ngày tuổi (f’ c): xác định bằng thí nghiệm chịu
nén dọc trục đến phá hoại mẫu thử hình trụ có đường kính 150mm và chiều cao
300mm. Bêtông sử dụng trong kết cấu cầu phải có cường độ chịu nén >16MPa.
+ Cường độ chịu kéo khi uốn (f r): xác định bằng cách uốn phẳng mẫu thử, trong
trường hợp không tiến hành được thí nghiệm có thể lấy như sau:
o Đối với bêtông thông thường: f r = 0.63 f c' ( MPa )
o Đối với bêtông cát có tỷ trọng thấp f r = 0.52 f c' ( MPa )
o Đối với bêtông có tỷ trọng thấp (bêtông nhẹ) f r = 0.45 f c' ( MPa )

+ Cường độ chịu ép chẻ (fsp): xác định bằng thí nghiệm ép chẻ, và được tính theo
công thức: f sp =

2 Pcr
π LD

Trong đó:
o Pcr: lực ép chẻ phá hoại mẫu thử
o L: chiều dài mẫu thử
o D: đường kính mẫu thử hình trụ
+ Cường độ chịu kéo đứt (fcr): thí nghiệm kéo dọc trục mẫu thử thường khó tiến hành
và đem lại nhiều kết quả không chính xác. Do đó, đối với bêtông thông thường có thể
sử dụng công thức tính toàn gần đúng của Collin, Mitchell và Hsu:
f cr = 0.33 f c' ( MPa )

+ Chú ý: Khi tính toán kết cấu bêtông cốt thép khả năng chịu kéo của bêtông do quá
nhỏ nên thường được bỏ qua. Môđun đàn hồi của bêtông khi chịu kéo có thể lấy như
trong trường hợp chịu nén. Ec = 0, 043γ c1,5 f c' ( MPa ) .
b) Cốt thép
+ Cốt thép thường
+ Cốt thép chịu lực dùng loại cốt thép có gờ có giới hạn chảy là: fy = 420Mpa
+ Môđun đàn hồi của cốt thép phải lấy bằng Es = 200000Mpa.
+ Cốt thép cường độ cao
+ Cốt thép cường độ cao dùng trong kết cấu bêtông ứng suất trước dạng sợi, bó sợi
xoắn, bó sợi song song.
+ Bó cáp sợi song song 20φ5 hoặc 24φ5 có các đặc tính kỹ thuật sau:
12


o Cường độ tiêu chuẩn (cường độ kéo đứt ): fpu = 17000 kG/cm2

o Cường độ trong giai đoạn chế tạo: f1sa = 11000 kG/cm2
o Cường độ trong giai đoạn khai thác: f2sa = 9800 kG/cm2
o Môđun đàn hồi: Eps = 1,8.106 kG/cm2
+ Bó cáp gồm các toa cáp 7 sợi xoắn có các đặc tính kỹ thuật sau:
d
ftao
fpy
fpu
fsa
(mm) (cm2)
(kG/cm2) (kG/cm2) (kG/cm2)
1
12.7
1
16400
18200
8190
2
15.2
1.4
16700
18600
8370
3
15.7
1.5
15700
17700
7965
4

17.8
1.9
15900
17700
7965
Trong đó:
+ d: đường kính tao cáp
+ ftao: diện tích một tao cáp
+ fpu: cường độ kéo đứt của cáp
+ fpy: giới hạn chảy của cáp
+ fsa: cường độ sử dụng của cáp
+ F: lực kéo đứt của một tao cáp
+ Fsa: lực kéo sử dụng của một tao cáp
+ Eps: môđun đàn hồi của cáp.
c) Thép dùng trong kết cấu nhịp cầu thép
- Thép dùng trong kết cấu nhịp cầu thép gồm 4 loại:
STT

F (T)
18200
26400
26550
34520

Fsa
(T)
8190
11880
11948
15534

Esp
(kG/cm2)
1.97.106
1.97.106
1.97.106
1.97.106

+ Thép cácbon (hay thép kết cấu) M 270M cấp 250
+ Thép hợp kim thấp cường độ cao M 270M cấp 345 và 345W
+ Thép hợp kim thấp tôi và gia nhiệt M 270M cấp 485W
+ Thép hợp kim thấp tôi và gia nhiệt với cường độ chảy dẻo cao M 270M cấp 690
và 690W.
Trong đó:
• M 270M là ký hiệu loại thép hay mác thép, còn cấp chính là giới hạn chảy của
thép.
• W thể hiện là thép chống gỉ
• Tất cả các loại thép trên đều hàn được
• Môđun đàn hồi Es = 20000 Mpa
13


• Hệ số giãn nở nhiệt: α= 1,17.10-5 (1/0C)
2.1.5. TIÊU CHUẲN ÁP DỤNG TRONG CÁC ĐỒ ÁN CẦU THỰC TẾ
2.1.5.1. CẦU HANG TÔM ( TỈNH ĐIỆN BIÊN ):
a. Tiêu chuẩn thiết kế cầu được áp dụng:
+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05
+ Tiêu chuẩn thiết kết đường ôtô TCVN 4054-05
+ Tiêu chuẩn thiết kế công trình giao thong trong vùng có động đất
22TCN 221-95

+ Quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình 96 TCN 43-90
+ Quy trình khoan thăm dò địa chật 22TCN 259-2000
+ Quy trình khảo sát đường oto 22 TCN 263-2000
+ Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06
+ Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN 18-79 (Tham
khảo )
+ Các quy trình thi công và nghiệm thu công trình đang sử dụng hiện hành
trong nước
+ Điều lệ báo hiệu đường bộ 22 TCN 237-01
+ Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 305:2004 “ Bê tong khối lớn –
Quy phạm thi công và nghiệm thu ).
b.Tĩnh không thông thuyền: B=80m, H=10m ứng với mực nước cao nhất +215m
c. Vật liệu xây dựng cầu:
− Bê tông:
Cường độ f’c mẫu hình trụ của bê tông sau 28 ngày được quy định như sau:

Hạng mục

Cường độ F’c (Mpa)

Dầm BTCT DƯL liên tục đổ tại chỗ
Thân trụ ngàm
Thân trụ đặt gối, bệ móng của các trụ

50
50
40
14

Mố cầu, cọc khoan nhồi, cống tròn
Tường chắn BTCT

30

25
Bản dẫn, gờ chân lan can, chân cột đèn chiếu sáng
Bê tong rãnh cơ, tường chắn trọng lực
15
Bê tong đệm, bê tong tạo phẳng
10
+ Việc chuyển đổi cấp bê tông sang mác bê tông tuân thủ theo TCXDVN 305 : 2004
“Bê tong khối lớn – Quy phạm thi công và nghiệm thu ).
+ Vật liệu cho bê tông: Theo kết quả số liệu thí nghiệm mẫu nước: mẫu nước sông có
tính ăn mòn yếu (1a). Vì vậy, khi thiết kế cấp phối bê tông cọc khoan nhồi, bệ và
thân trụ cần lưu ý bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu theo hình thức bảo vệ sơ cấp
(TCVN 3994:1985) và không sử dụng nước sông để trộn và bảo dưỡng bê tông.
− Vữa
Cường độ mẫu thiết kế của vữa sau 28 ngày được quy định như sau (mẫu lập phương
tiêu chuẩn):
Hạng mục
Mác vữa (Mpa)
Lấp ống ghen cáp dự ứng lực dầm
50
hộp BTCT DƯL
Đệm gối, chèn khe co giãn
50

Loại vữa
Vữa xi măng

Vữa xi măng

− Cốt thép thường:

Cốt thép thường dùng thép CI, CII, CIII theo tiêu chuẩn TCVN 1651:1985.
Mác thép

Loại thép

CI
CII
CIII

Thép tròn trơn
Thép có gờ
Thép có gờ

Cường độ chảy
(MPa)
240
300
400

− Cốt thép dự ứng lực và phụ kiện:
15

Cường độ cực
hạn
(MPa)
380

500
600


+ Tao thép cường độ cao theo tiêu chuẩn ASTM 416-90a, Grade 270 có các chỉ

tiêu sau:
Đường kính danh định tao cáp
15.2 mm
Diện tích tao cáp
140mm2
Giới hạn chảy
1670 Mpa
Giới hạn bền
1860 Mpa
Mô-đun đàn hồi
195000 MPa
+ Thanh thép cường độ cao theo tiêu chuẩn ASTM A722 có các chỉ tiêu như nhau:
Giới hạn bền
Mô-đun đàn hồi
− Thép bản thép hình:

1080 Mpa
170 Gpa

Thép bản thép hình loại XCT 34 tiêu chuẩn TCVN 5709:1993
2.2. ĐỊA CHẤT VÀ NỀN MÓNG
2.2.1. THU THẬP HÌNH TRỤ LỖ KHOAN ĐỊA CHẤT KHU VỰC CẦU
Nghiên cứu thăm dò dưới đất phải được tiến hành cho mỗi bộ phận của kết cấu
phần dưới để cung cấp các thông tin cần thiết cho thiết kế và thi công các móng. Quy mô

thăm dò phải dựa vào các điều kiện dưới mặt đất, loại kết cấu và các yêu cầu của công
trình. Chương trình thăm dò phải đủ rộng để phát hiện bản chất và các dạng trầm tích đất
và các thành tạo đá gặp phải, các tính chất công trình của đất đá, khả năng hoá lỏng và
điều kiện nước ngầm.
Các lỗ khoan phải được tiến hành tại các vị trí trụ và mố, phải đủ số lượng và chiều
sâu để thiết lập được trắc dọc các địa tầng theo chiều dọc và ngang một cách đáng tin cậy.
Các mẫu vật liệu gặp trong quá trình khoan phải được lấy và bảo quản để tham khảo và
thí nghiệm sau này. Nhật ký khoan phải đủ chi tiết để xác định rõ các địa tầng, kết quả
SPT, nước ngầm, hoạt động của nước giếng phun, nếu có, và các vị trí lấy mẫu.
Phải chú ý đặc biệt đến việc phát hiện vỉa đất mềm yếu, hẹp có thể nằm ở biên giới
các địa tầng.
Nếu chủ đầu tư yêu cầu, các lỗ khoan và các hố thí nghiệm SPT phải được nút lại
để ngăn ngừa nhiễm bẩn nguồn nước ngầm.
Nghiên cứu thăm dò phải được tiến hành đến lớp vật liệu tốt có khả năng chịu tải
thích hợp hoặc chiều sâu tại đó các ứng suất phụ thêm do tải trọng đế móng ứơc tính nhỏ
hơn 10% của ứng suất đất tầng phủ hữu hiệu hiện tại, chọn giá trị nào lớn hơn. Nếu gặp
đá gốc ở độ nông, lỗ khoan cần xuyên vào đá gốc tối thiểu 3000 mm hoặc tới độ sâu đặt
móng, lấy giá trị nào lớn hơn.
16


Thí nghiệm trong phòng hoặc ngoài hiện trường phải được tiến hành để xác định
cường độ, biến dạng và các đặc tính chảy của đất hoặc đá và tính thích hợp của chúng cho
dạng móng đã được lựa chọn.
2.2.2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CỦA MỖI KHU VỰC VÙNG MIỀN
Người thiết kế nền móng phải được báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình của
khu vực đất sẽ được kiến thiết công trình. Trong báo cáo này có nêu vị trí khu đất, các
phương pháp thăm dò được dung. Mặt bằng bố trí các lỗ khoan thăm dò địa chất (khoan,
xuyên tĩnh, xuyên động, SPT, cắt quay, nén ngang). Mô tả các lớp đất từ trên xuống dưới:
tên gọi lớp đất, màu sắc, chiều dày lớp đất, bảng chỉ tiêu cơ học và vật lý của các lớp đất

Các trụ địa chất ở các hố thăm dò và kết quả xuyên tĩnh, xuyên động, SPT (nếu có).
Mực nước ngầm (nếu có) thì thể hiện trong các trụ địa chất, trong các mặt cắt địa
chất. Trong thuyết minh của báo cáo khảo sát địa chất có nêu mực nước ngầm xuất hiện ở
cao trình nào, thay đổi theo mùa ra sao , nước ngầm có mang tính chất ăn mòn vật liệu
làm móng hay không. Kiến nghị về giải pháp nền móng, các ví dụ cần lưu ý khi thi công
nền móng.
Căn cứ vào báo cáo kết quả khảo sát công trình, người thiết kế tính toán các chỉ tiêu
cơ lý cần thiết (nếu trong bảng các chỉ tiêu cơ lý chưa có) như hệ số rỗng e, độ sệt I L để
đánh giá trạng thái của đất.
Dựa theo loại đất, trạng thái của các lớp đất, góc ma sát trong, lực dính đơn vị c,
môđun biến dạng E, sức cản mũi xuyên động, sức cản mũi xuyên tĩnh, số SPT, căn cứ vào
đặc điểm kết cấu và tải trọng công trình, công trình lân cận, khả năng thi công người ta
chọn loại nền, móng chọn lớp đất chịu lực.
Tài liệu thực tế thu thập được từ khảo sát địa chất trong báo cáo khảo sát địa
chất công trình cầu Hang Tôm - Điện Biên
Theo tài liệu đo vẽ khoan khảo sát địa chất công trình cầu Hang Tôm kết quả thí
nghiệm chỉ tiêu cơ lý các mẫu đất, địa tầng khu vực xây dựng cầu từ trên xuống gồm các
lớp đất sau :
-Lớp 1 : cuội tảng lẫn cát sỏi sạn đa cỡ màu xám vàng, xám nâu. Đất có khả năng chịu
tải khá tốt tuy nhiên kém ổn định bề dày biến đổi theo mùa nên không có ý nghĩa về
mặt địa chất công trình .
- Lớp 5 : Sạn xỏi lẫn sét pha màu xám vàng lẫn đá tảng kích thước lớn hơn 1m . Đất
có khả nằng chịu tải tốt.

17


+ Phụ lớp T1 : Tảng đá vôi màu xám xanh nứt nẻ mạnh, đây là tảng lăn nằm trong lớp
5
+ Phụ lớp T2 : Dăm kết vôi màu xám xanh xám ghi phong hóa trung bình .

- Lớp 6 : Đá vôi màu xám trắng phong hóa trung bình đến nứt nẻ nhẹ.
+ Phụ lớp 6-1 : Đá vôi phong hóa mãnh liệt bị dập vỡ mạnh kẹp các tầng lớp sét pha
lẫn dăm.
+ Phụ lớp 6-2 : Đá vôi màu xám trắng phong hóa trung bình, nứt nẻ nhẹ có nhiều khe
nứt kẹp oxit sắt màu nâu đỏ,cứng chắc.
+ Phụ lớp 6-3: Đá vôi màu xám trắng phong hóa trùng bình, nứt nẻ mạnh cứng chắc .
Đá có khả năng chịu tải tốt.
+ Phụ lớp 6-4 : Đá vôi màu xám trắng phong hóa nhẹ, nứt nẻ ít, cứng chắc. Đá có khả
năng chịu tải rất tốt .
+ Phụ lớp 6-5 : Đá vôi màu xám trắng phong hóa nhẹ nứt nẻ mạnh cứng chắc. Đá có
khả năng chịu tải rất tốt .
+ Phị lớp 6-6 : Đá vôi màu xám trắng phong hóa nhẹ nứt nẻ ít cứng chắc. Đá có khả
năng chịu tải rất tốt .
- Đặc điểm thuỷ văn:
Đoạn song khu vực cầu Hang Tôm có chế độ thủy văn không phức tạp. Dòng chảy 1
chiều trong song được duy trì quanh năm chủ yếu bằng nước mưa và nước ngầm trên lưu
vực .
Lũ lớn trên sông Đà ở thị xã Lai Châu thường xuất hiện vào tháng VII và tháng VIII
hàng năm , trong đó số lần lũ xuất hiện cao nhất trong năm vào tháng VII chiếm quá nửa
tổng số các năm lũ.
Biên độ mực nước giữa mùa lũ và mùa cạn hàng năm thay đổi rất lớn thong thường
từ 15-20m .
- Đặc điểm địa chất thuỷ văn:
Khu vực xây cầu không phát hiện thấy nước ngầm xuất lộ cũng như nước ngầm
trong các lỗ khoan ở trên sườn đồi . Có 2 mẫu nước ( nước sông và nước trong lỗ khoan
HT-Kt3) đc thí nghiệm để xác định thành phần và các chỉ tiêu ăn mòn, kết quả như sau :
thành phần Bicacbonat Canxi Magie, nước không ăn mòn bê tông .
2.2.3. SỨC KHÁNG CỦA CỌC THEO TIÊU CHUẨN 22TCN272 - 05
2.2.3.1. Cọc đóng.
Các sức kháng phải xét đến bao gồm:

- Sức kháng đỡ của cọc
- Sức kháng nhổ của cọc
18


- Xuyên thủng của cọc từ lớp đất tốt vào lớp yếu hơn
- Sức kháng kết cấu của các cọc.
Ta lần lượt đi xác định các sức kháng của cọc theo tiêu chuẩn 22TCN272 - 05
• Tải trọng dọc trục của cọc.
Sức kháng đỡ tính toán của các cọc QR có thể tính như sau:
Qn = ϕ q Qult

QR =

ϕ

QR =

ϕ Qn

(10.7.3.2-1)

hay
= ϕ q p Qp + ϕ qs Qs

(10.7.3.2-2)

với:
Qp = qp Ap

(10.7.3.2-3)

Qs = qs As

(10.7.3.2-4)

Trong đó:
ϕq

=

hệ số sức kháng dùng cho sức kháng đỡ của một cọc đơn, cho trong Điều
10.5.4 dùng cho các phương pháp không phân biệt giữa sức kháng toàn bộ và
sự góp phần riêng rẽ của sức kháng mũi và thân cọc.
Qult =
sức kháng đỡ của một cọc đơn (N)
Qp =
sức kháng mũi cọc (N)
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 mũi cọc (mm2)
ϕqp =
hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-2

dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc
và sức kháng thân cọc.
ϕqs =
hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5 -2 dùng cho
các phương pháp tsch rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức
kháng thân cọc.
• Ước tính nửa thực nghiệm sức kháng của cọc
- Tổng quát
Có thể dùng cả phương pháp tổng ứng suất và ứng suất hữu hiệu, với điều kiện các
tham số cường độ đất thích hợp là có sẵn. Các hệ số sức kháng đối với ma sát bề mặt và
19


sức kháng mũi, được ước tính bằng phương pháp nửa thực nghiệm, như quy định trong
Bảng 10.5.5-2.
- Sức kháng thân cọc
Có thể sử dụng một hay nhiều hơn trong ba phương pháp cụ thể được trình bày
dưới đây, khi thích hợp:
1. Phương pháp α
Phương pháp α, dựa trên tổng ứng suất, có thể được dùng để liên hệ sự kết dính
giữa cọc và đất sét với cường độ không thoát nước của đất sét. Ma sát đơn vị bề mặt danh
định (MPa) có thể lấy bằng:
Qs = α S u

(10.7.3.3.2a-1)

ở đây:
Su
α

=
=

cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)
hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM)

Hệ số kết dính, α, có thể được giả định thay đổi với giá trị cường độ kháng cắt
không thoát nước, Su như cho trong Hình 1.

20


Hệ số dính

Nhỏ hơn

Cát hoặ
c
cuội cát

Db =lớ n
hơn 40D

Sét cứng

C ờng độ cắt không thoát n ớ c Su (MPa)

hơn

Hệ số dính

Lớ n

Sét
mềm

Sét
cứng

Hệ số dính

C ờng độ cắt không thoát n ớ c Su (MPa)

Db =lớ n hơn

40D

Sét
nửa
cứng
đến
cứng

C ờng độ cắt không thoát n ớ c Su (MPa)

Hỡnh 10.7.3.3.2a-1- Cỏc ng cong thit k v h s kt dớnh cho cc
úng vo t sột (theo Tomlinson, 1987)
2. Phng phỏp
Phng phỏp , da vo ng sut hu hiu, cú th c s dng d oỏn ma sỏt
b mt ca cc. Ma sỏt n v b mt danh nh (MPa) cú th cú liờn quan ti cỏc ng

sut hu hiu trong t nh sau:
qs = v

(10.7.3.3.2b-1)

õy:
v =

=

ng sut hu hiu thng ng (MPa)
h s ly t Hỡnh 1
21


Gií i h¹n kiÕn

V î t qu¸ gií i
h¹ n 2.00
Gií i h¹ n kiÕn
nghÞ®èi ví i β

Hình 10.7.3.3.2b-1- Quan hệ β-OCR đối với chuyển vị cọc (theo Esrig và Kirby,1979)
3. Phương pháp λ
Phương pháp λ, dựa trên ứng suất hữu hiệu, có thể dùng để biểu thị mối tương
quan giữa ma sát đơn vị bề mặt (MPa) với áp lực đất bị động như sau:
qs = λ (σ′ v + 2Su)

(10.7.3.3.2c-1)

ở đây
(σ′ v + 2Su) =
λ
=

áp lực đất nằm ngang bị động (MPa)
hệ số thực nghiệm lấy từ Hình 1 (DIM)

22


VỊ TRÍ

Ký

Hình 10.7.3.3.2c-1- Hệ số λ cho cọc ống đóng (theo Vijayvergiya và Focht, 1972)
- Sức kháng mũi cọc
Sức kháng đơn vị mũi cọc trong đất sét bão hoà (MPa) có thể tính như sau:
qp = 9 Su

(10.7.3.3.3-1)

Su=cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc (MPa)
• Ước tính sức kháng của cọc dựa trên thí nghiệm hiện trường.
- Tổng quát
Các hệ số sức kháng đối với ma sát bề mặt và sức kháng mũi cọc, được ước tính
bằng các phương pháp hiện trường được quy định trong Bảng 10.5.5-2.
- Sử dụng kết quả SPT
Phương pháp này sẽ chỉ áp dụng cho cát và bùn không dẻo
1. Sức kháng mũi cọc

23


Sức kháng đơn vị mũi cọc danh định (MPa), cho các cọc đóng tới độ sâu D b trong
đất rời có thể tính như sau:
0,038N corrD b
≤ q
D

(10.7.3.4.2a-1)


 1,92
 N
N corr = 0,77log10
 σ′v 


(10.7.3.4.2a-2)

qp =

với:

ở đây: Ncorr = số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, σ′ v
(Búa/300mm)
N =
số đếm SPT đo được (Búa/300mm)
D =
chiều rộng hay đường kính cọc (mm)

Db =
chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)
q =
sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0,4 N corr cho cát và 0,3 Ncorr cho bùn không
dẻo (MPa).
2. Ma sát bề mặt.
Ma sát bề mặt danh định của cọc trong đất rời (MPa) có thể tính như sau:
- Đối với cọc đóng chuyển dịch:
qs = 0,0019

(10.7.3.4.2b-1)

N

- Đối với cọc không chuyển dịch (ví dụ cọc thép chữ H)
qs = 0,00096 N

(10.7.3.4.2b-2)

ở đây:
qs
N

=
=

ma sát đơn vị bề mặt cho cọc đóng (MPa)
số đếm búa SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh) dọc theo thân cọc (Búa/300mm)

- Sử dụng CPT

1.Tổng quát
CPT có thể dùng để xác định:
- Sức kháng xuyên hình nón, qc, có thể được dùng để xác định khả năng chịu lực mũi cọc.
- Ma sát ống, fs, có thể được dùng để xác định khả năng ma sát bề mặt.
24


2. Sức kháng mũi cọc
Sức kháng mũi cọc, qp (MPa) có thể được xác định như cho trong Hình 1
với:
qp =

qc1 + qc2
2

(10.7.3.4.3b-1)

ở đây:
qc1

=

qc2

=

giá trị trung bình của qc trên toàn bộ chiều sâu yD dưới mũi cọc (đường a-b-c).
Tổng giá trị qc theo cả hướng xuống (đường a-b) và hướng lên (đường b-c).
Dùng các giá trị qc thực dọc theo đường a-b và quy tắc đường tối thiểu dọc
theo đường b-c. Tính toán qc1 cho các giá trị y từ 0,7 đến 4,0 và sử dụng giá trị

tối thiểu qc1 thu được (MPa).
giá trị trung bình của qc trên toàn bộ khoảng cách 8D bên trên mũi cọc (đường
c-e). Sử dụng quy tắc đường tối thiểu như đối với đường b-c trong tính toán
qc1. Bỏ qua các đỉnh lõm nhỏ “X”, nếu trong cát, nhưng đưa vào đường nhỏ
nhất nếu trong sét.

Sức kháng hình nón trung bình tối thiểu giữa 0,7 và 4 đường kính cọc bên dưới cao
độ mũi cọc có được thông qua quá trình thử dần, với việc sử dụng quy tắc đường tối thiểu.
Quy tắc đường tối thiểu cũng sẽ được dùng để tìm ra giá trị sức kháng hình nón cho đất
trong khoảng tám lần đường kính cọc bên trên mũi cọc. Tính trung bình hai kết quả để
xác định sức kháng mũi cọc.

25