Chương 1 TỔNG QUAN về CÔNG TRÌNH cầu vượt NGỌC THÁP QUA SÔNG HỒNG

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU VƯỢT NGỌC THÁP
QUA SÔNG HỒNG
1.1 . QUY HOẠCH TỔNG THỂ XÂY DỰNG PHÁT TRIỂN TỈNH PHÚ THỌ :
1.1.1 . Vị trí địa lý chính trị :

Cầu qua sông Hồng thuộc địa phận tỉnh Phú Thọ. Công trình cầu Ngọc Tháp nằm trên
tuyến đường nối trung tâm thị xã với một vùng có nhiều tìm năng trong chiến lược phát
triển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ quan trọng nối liền
các trung tâm kinh tế, chính trị.
Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư tương
đối đông. Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiến tranh nên
tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất. Mạng lưới giao thông trong khu vực còn rất
kém.
1.1.2 . Dân số đất đai và định hướng phát triển :

Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3 km nên dân cư ở đây sinh sống tăng nhiều
trong một vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng đều. Dân
cư sống bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh các dịch vụ du
lịch. Bên cạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp.
1.2 . THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG
1.2.1 . Thực trạng giao thông :

Một là cầu qua sông Hồng đã được xây dựng từ rất lâu dưới tác động của môi trường,
do đó nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày
càng tăng.
Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp, do đó lưu lượng xe chạy qua cầu bị
hạn chế đáng kể.

1

1.2.2 . Xu hướng phát triển :

Trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựng một cơ
sở hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông.
1.3 . NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG HỒNG TỈNH PHÚ THỌ

Theo định hướng phát triển kinh tế của tỉnh thì trong một vài năm tới lưu lượng xe
chạy qua vùng này sẽ tăng đáng kể.
1.4 . SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG :

Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sông
nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết. Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông
ngày càng cao của địa phương. Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế phát
triển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch.
Cầu Ngọc Tháp nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnh
Phú Thọ . Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thị xã và
vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội của
tỉnh.
Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai
khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng cầu mới là
cần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh.
1.5 . ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :
1.5.1 . Địa hình :

Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối bằng
phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ
chức xây dựng cầu.
1.5.2 . Khí hậu :

Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Thời tiết phân chia rõ rệt theo

mùa, lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau. Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh
hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đối cao
do gần cửa biển.
1.5.3 . Thủy văn :

Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn định, mực
nước chênh lệch giữa hai mùa: mùa mưa và mùa khô là tương đối lớn, sau nhiều năm
khảo sát đo đạc ta xác định được:
2


MNCN: 9,0m.
MNTT: 6,0m
MNTN: 2,0m
. Địa chất :
Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất và xác định được các lớp
địa chất như sau:
Lớp 1: Cát pha trạng thái rời rạc dày 1,5m.
Lớp 2: Sét pha dày 5,5m.
Lớp 3: Sét ở tạng thái nữa cứng dày vô cùng.
Với địa chất khu vực như trên, xây dựng cầu ta dùng móng cọc khoan nhồi khoan
xuống dưới lớp cuối cùng khoảng 5m là lớp sét ở trạng thái nữa cứng và tính toán cọc
vừa chống vừa ma sát.
1.5.4 . Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu :

Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu. Đá được vận
chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện. Đá ở đây đảm bảo cường
độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu.
Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch,
cường độ và số lượng.

Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các loại
thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ở
các khu vực lân cận.
Xi mămg: 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 vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây
dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra.
Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như sự
cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giao
thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và công
nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu.
Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu
đường có kinh nghiệm trong thi công. Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầu
khá hoàn chỉnh và đồng bộ. Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật,
công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao. Các đội thi công được trang bị
3


máy móc thiết bị tương đối đầy đủ. Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc
thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảo
tiến độ đã đề ra.
1.6 . CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU:
1.6.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật :

Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau:
- Quy mô xây dựng: vĩnh cửu.
- Tải trọng: đoàn xe HL-93 và đoàn người 300daN/m2.
- Khổ cầu B= 8,0+ 2 1(m)
- Khẩu độ cầu: 180(m).
- Độ dốc ngang : 2%.
- Sông thông thuyền cấp: cấp V.

1.6.2 Giải pháp kết cấu :
1.6.2.1 Kết cấu mố trụ:

Kết cấu mố:
- Mố được thiết kế bằng BTCT có f’c=30Mpa.
Kết cấu trụ:
- Dùng kết cấu trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa.
Theo địa chất tại khu vực xây dựng cầu ta sử dụng móng cọc khoan nhồi tính toán theo
cọc chống ngàm vào trong đá 1~1,5m.
1.6.2.2 Kết cấu nhịp:

Từ các chỉ tiêu kỹ thuật, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu, căn cứ vào
khẩu độ cầu,… như trên ta có thể đề xuất các loại kết cấu như sau:
Phương án 1: cầu dầm liên tục BTCT ƯST 3 nhịp: 52.5+75+52.5=180m
Phương án 2: cầu BTCT ƯST dầm Super T 5 nhịp: 5 x 36= 180m
Phương án 1: cầu dầm liên tục BTCT ƯST 52.5+75+52.5m
Khẩu độ cầu :
TK
0

L

L

TK

52.5  75  52.5  2 * 1.5  2 * 1,05 174.9m
0

 L0

L0

100% 

174.9  180
180

100% 2,83%  5%

Vậy đạt yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
4


- Cầu gồm 3 nhịp dầm bằng BTCT ƯST có f’c=50Mpa là dầm liên tục thi công
theo công nghệ đúc hẫng theo sơ đồ 52.5+75+52.5m=180m.
- Các lớp mặt cầu gồm :
+Lớp BTN hạt mịn dày 7cm tạo mui luyện 2%.
+Lớp phòng nước dày 5mm.
- Lề bộ hành cùng mức.
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay
vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
- Bố trí các lỗ thoát nước  =100 bằng ống nhựa PVC.
Kết cấu mố, trụ:
- Kết cấu mố:
Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng cọc khoan
nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (mố M1) và 10,3m (mố M2).
Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 275 275 20cm. Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân
khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 100 50cm.
- Kết cấu trụ:
Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30Mpa. Móng trụ
dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 20m (trụ T1;
T2).
Phương án 2: cầu dầm BTCT ứng suất trước5 nhịp 36m
Khẩu độ cầu :
TK
0

L

TK

L

5 * 36  4 * 0,05  1,6 * 4  1,05 * 2 171.7 m
0

 L0

L0

100% 

171.7  180
180

100% 4.6%  5%

Vậy đạt yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 5 nhịp: 36 x 5(m).
- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện Super T có f’c = 40Mpa chiều cao dầm chủ
1,65m.
5


- Mặt cắt ngang có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,2 m.
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay
vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
- Bố trí các lỗ thoát nước  =100 bằng ống nhựa PVC
- Các lớp mặt cầu gồm:
+Lớp BTN hạt mịn dày 7cm tạo mui luyện 2%.
+Lớp phòng nước 5mm.
- Lề bộ hành cùng mức.
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay
vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm.
Kết cấu mố trụ:
-Kết cấu mố:
Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng cọc khoan
nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (mố M1 và M2).
Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 275 275 20cm. Gia cố 1/4
mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân
khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 100 50cm.
-Kết cấu trụ:
Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ
dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (trụ

T1, T2, T3, T4, ).

6


Chương 2

THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC
BTCT DƯL
1.7 .TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH:
1.7.1 . Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau : 52.5+75+52.5 =180m.
Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, dạng thành xiên, bêtông dầm có cường độ 28
ngày f’c (mẫu hình trụ): 50 Mpa, cốt thép DƯL dùng loại tao có đường kính 15,2mm và
12,7mm.
Mặt cắt ngang cầu có cấu tạo như sau:
1/2 mặt cắt ngang tại gối trên trụ

1/2 mặt cắt ngang tại gối trên mố

Hình 1.1. Mặt cắt ngang dầm tại trụ và mố.
25

120

35

60
60

25

25

200

50

45
25

150

45

127

160

50

25

234/2

25
400

2%

25
160

5

25

25

127

25

150

50

35
19

25

60

25

25

120

2%

400
2%

2%

25
19

400

25

LỚP BTN DÀY 7CM
LỚP PHÒNG?C NƯỚC
100
DÀY 5mm

25

100

5
544/2 1

1

80

50

100

484/2

Hình 1.2. Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp.

25

120
60
19 35

400

2%

25

25
100

400
25

2%

2%

25

60

100

2%

25
19
35
25 60
60
120

LỚP  BTN DÀY 7CM
LỚP PHÒNG NƯỚC 

25

45

5

25 25
25

127

160

45

25

200

160

50 25

200

127

50 25

25 25

5

25

1 544/2

544/2 1

100

100

* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình : y = a1.x2 + c1 (1)
7


Hình 1.3. Mặt cắt dọc cánh hẫng.
36.5
200/2 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300

S13

400 100 300/2

K10 K9
K8
K7
K6
K5
K4
K3
K2
K1
K0
S12
S11
S10
S9
S8
S7
S6
S5

S4
S3

S2

S1

 x 0  y 1.75  c1 1.75

2
 x 35  y 3.2  3.2 a1 .35  1.75

xác định các hệ số: 

Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy dầm như sau:
yt =

1.45 2
.x + 1.75
1225

* Biên dưới bản đáy có phương trình : y = a2.x2 + c2 (2)
 c 2 2
 x 0  y  2

2
 x 35  y 4  4 a 2 .35  2

Xác định các hệ số : 

Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên dưới bản đáy dầm như sau:
yd =

2
.x2 + 2
1225

Từ phương trình đường cong biên trên và biên dưới bản đáy ta xác định được chiều cao
dầm hộp, chiều dày bản đáy từng tiết diện như sau :
h  y d (m)

 d =yd – yt =

0,55 2
.x +0,2 (m)
1225

Diện tích tại các mặt cắt:
 0,25  0,35 

 0,35  0,5 
 0,5  0,25 
A  2 
 1  
 1,37  0,45 0,5  
 1,5  0,25 1,19 
2
2
2








2
  6  tg11,3  y d  0,5   y d  0,5   5,1  tg11,3  y t  0,5   y t  0,5 (m )

Phần tiết diện hình hộp có bản chắn ngang (trên trụ và trên mố):
-Trên trụ:
 0,25  0,35 

 0,35  0,5 
 2,42  3,13 
Att 2 
 1,5  
 1,37  3,13 0,5  
 3,55   2 0,75  0,25 0,25 
2
2
2






2
21,56(m )

Trên mố:
8


 0,25  0,35 

 0,35  0,5 
 3,13  2,72 
2
Atm 
 1,5  
 1,37  3,13 0,5  
 2,06 2 17,24 (m )
2
2
2








Tính toán đốt hợp long ở giữa(đo trong Autocad):
Ahl =5.832(m2)
Từ đó ta tính được thể tích của mỗi đốt theo công thức sau:
Vi 

Ai  Ai 1
l i (m3)
2

Với li : chiều dài đốt tính toán.
Trọng lượng mỗi đốt tính toán : DCi = Vi x 25 (KN)
Bảng 3.1. Bảng tính toán khối lượng các đốt dầm :
CD
Mặt
tính
Thể tích
KL
Đốt
yd(m) Yt(m) A(m²)
cắt
toán(m đốt(m³) đốt(KN)
)
S1
4,000 3,200
9.583
1
9.487
227.69
S2
3.887 3.118
9.391
K0
S2
3.887 3.118
9.391

4
36.144
867.456
S3
3.47
2.815
8.666
S3
3.47
2.815
8.666
K1
3
25.25
606
S4
3.19
2.61
8.167
S4
3.19
2.61
8.167
K2
3
23.795
571.08
7.696
S5
2.94

2.43
7.696
S5
2.94
2.43
K3
3
22.5
540
S6
2.72
2.272
7.270
S6
2.72
2.272
7.270
K4
3
21.255
510.12
S7
2.53
2,133
6.905
S7
2.53
2,133
6.905
K5

3
20.22
485.28
S8
2.367 2.016
6.577
S8
2.367 2.016
6.577
K6
3
19.33
463.92
S9
2,235
1.92
6.314
S9
2,235
1.92
6.314
K7
3
18.6
446.4
S10
2.13
1.846
6.091
S10

2.13
1.846
6.091
K8
3
18.07
433.68
S11
2.06
1.793
5.958
S11
2.06
1.793
5.958
K9
3
17.733
425.59
S12
2.015 1.7606 5.864
S12
2.015 1.7606 5.864
K10
3
17.544
421.056
S13
2.00
1.75

5.832
Tổng
249.928 5998.272
Vậy tổng khối lượng toàn bộ kết cấu nhịp là:
9


DCtb= 5998.27 x 4 + 5,832 x 2 x 3 x 25 + 17,24 x 1,5 x 2 x 25 + 21,56 x 2 x 3 x 25
+ 5,832 x 2 x 12.5 x 25
= 33040 (KN)
 Trọng lượng bản thân dầm chủ trên một mét dài cầu là:
DCdc = 33040 /180 = 183.55 (KN/m).
1.7.2 . Tính toán khối lượng mố:

Mố là loại mố chữ U BTCT M300, 2 mố có kích thước giống nhau như hình vẽ:
30

560

50

30

1000

380

240

100

100

30

450
190

50

200

210

450

1100

Bảng 1.1. Cấu tạo mố chữ U phương án I.
Hình 1.2. Tính toán khổi lượng mố
STT
1
2
3
4
5

6

Hạng mục

Tường cánh

m3

Khối lượng thép
Tường đầu
Khối lượng thép
Thân mố
Khối lượng thép
Bệ mố
Khối lượng thép
Đá tảng
Khối lượng thép
Khối lượng

KN
m3
KN
m3
KN
m3
KN
m3
KN

bêtông mố
Khối lượng thép
trong mố

7

Đơn vị

mố trái

KN

Diễn giải
=(1*5.6+(5.6+2.1)/2*3.8+1.9*2.1)*0.
5*2
= 24.22*1(sơ bộ lấy 100kg/m3)
=0.3*2.4*11+(0.35+0.20)/2*11
= 10.67*1
=2*4.5*11
= 99*1
=4.5*2*11
= 99*1
=0.8*1*0.3*2
= 0.48*1
=V 24=(24.22+10.7+99+99+0.48)*2
4

Khối
lượng
24.22
24.22
10.67
10.67
99
99

99
99
0.48
0.48
5091.75

KN

=0.22+10.67+69.3+99+0.58

203.67

KN

=5091.75+203.67

5295.4
10


Tổng
khối

mố phải

KN

=5091.75+203.67

5295.4

lượng

11


1.7.3 . Tính khối lượng trụ:

Trụ T1 và trụ T2 có kích thướt giống nhau như hình vẽ dưới đây nên ta chỉ tính 1 trụ T1:

280

38

25

560

250

200

1250

100

100

50

38

560

50
760

100

1000

450

Hình 1.1.
Cấu tạo trụ liên tục
Bảng 1.1. Tính toán khổi lượng trụ T1
Đơn
STT
Hạng mục
Diễn giải
vị
2.2 
) * 12  (5.6 *12.5) * 2
Bê tông thân trụ
m3 =(
1
4
Cốt thép thân trụ
KN = 1*107.7 (sơ bộ lấy 100kg/m3)
2

Bê tông bệ móng
m3 =4.5*10*2.5
Cốt thép bệ móng trụ
KN = 1.5*112.5
Bê tông đá tảng
m3 =0.5*1*0.3*4
3
Cốt thép đá tảng
KN =0.72*1
Tổng khối lượng bê
4
KN =107.7+112.5+0.72*24
tông trụ
Tổng khối lượng thép
5
KN =107.7+112.5+0.72
trụ

Khối
lượng
107.7
107.7
112.5
112.5
0.72
0.72
5302
220.92
12

Khối lượng 1trụ
Tổng khối lượng trụ

KN
KN

=5302+220.9
5523*2

5523
11046

1.8 . TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU :
1.8.1 .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 10 x 180 = 135 ( m3 ).
Trọng lượng lớp phủ mặt cầu trên một mét dài:
V MC 2,25
1,687(T / m) 16.87( KN / m)
180

DMC 

 DMC = 16.87(KN/m).
1.8.2 . Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa :

Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, đá vỉa như hình vẽ:
?ng INOX Ø12cm dày 2mm

20
25

25

600 600

200

250

2000

2000

2000

dai thép dày 2mm

50

18000

Hình 1.1. Cấu tạo lan can, tay vịn và phần chân lan can tay vịn.

13

STT

1

2

Bảng 1.1. Tính toán khổi lượng lan can-tay vịn
Đơn
Hạng mục
Diễn giải
vị
Lan can bằng đai thép
dày 2mm rộng
50mm,diện tích
0.00517
Tay vịn Inox 120
dày 2mm (1kg/m)

Kn/m

Kn/m

3

Bệ đặt cột đứng

Kn/m

4

Đá vĩa

Kn/m

Tổng khối lượng lan can tay
vịn,cột đứng,đá vĩa

Kn/m

(0.00513*0.05*7.85*180)
/(36*5)

=2*2.
=(0.25*0.3+0.3*0.2)/2*36
*5*25
(0.2+0.25)/2*0.25*5*29*
25
=0.021+0.04+7.25+2.03

Khối
lượng

0.021

0.004
7.25
2.03
9.34

1.9 .TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ.
1.9.1 . Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:
Ptt= min{Qr, Pr}.
* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
- Sức kháng dọc trục danh định:
Pn= 0,85.[0,85.fc.(Ap-Ast) +fy.Ast] (MN)
Trong đó:
fc: Cường độ chụ nén của BT cọc(Mpa); fc=30Mpa.
Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); AP =785mm2.
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 2020 : Ast = 6283mm2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
Thay vào ta được:
Pn= 0,85[0,85.30.(785-6283)+420.6283]=19130KN
- S ức kháng dọc trục tính toán:
Pr = f.Pn; MN
Với f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,75
14


Pr =0,75.19130=14347,5KN
* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:
- Giả sử ta có số liệu của thí nghiệm hện trường CPT có kết quả xuyên như sau:(Hình2.7)
- Sức kháng tính toán của các cọc QR có thể tính như sau:
QR = .Qn = qp.Qp + qs.Qs

0.1
0.05
fs(MPa)

0

5

15

30
qc(MPa)

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

CAT PHA DAY 1,5m

i

L-8.D
8.D=8m

SET PHA 5,5m

h
g f
e

SET NUA CUNG

ab

c

h

4.D=4m

0.2

L

L+4.D

Hình 1.1. Kết quả xuyên CPT
fs(MPa)
0
1
2

3
4
0.159
5
0.15
6
0.12
7
0.16
8
0.15
9
10 0.170.16
11 0.168
12 0.15
13 0.168
14

0.05

0

0.015
0.019
0.02
0.05
0.07
0.06

5

15
5

5.8
6

30
qc(MPa)

i

10.7
9.5
10.2

L-8.D
h
g f
e
c
d

28.7
30.8
25.5
31.6
29
33.2
a b 35.2

31.6
28.7
29.2

8.D=8m

0.1

4.D=4m

0.2

L
L+4.D

Hình 1.2. Chia nền đất thành các lớp phân tố.
+ Qp : Sức kháng mũi cọc Qp= qp.Ap.
qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc.
Ap: Diện tích mũi cọc, Ap=0,785(m2)
+ Qs : Sức kháng than cọc
+ qp : 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.
15


+ qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân 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.
* Tính sức kháng mũi cọc Qp:

Sức kháng mũi cọc Qp (MN) có thể được tính như cho trong Hình 10.7.3.4.3b (Phương
pháp tính sức chịu đầu cọc) -Trang 56.

qp 

qc1  qc 2
2

Với : qc1 : giá tri trung bình của qc
trên toàn bộ chiều sâu 4D dưới mũi

cọc
(đoạn a-b-c-d).
Đoạn
a-b
qci.zi 16,575

b-c
63,9

c-d
43,425

16,575  63,9  43,425
 q x1 
30,913( Mpa )
4

qx2 : là giả trị trung bình qc từ L xuống 4D+L theo con đường có qc nhỏ nhất
(e-c-d), từ hình ta có ngay qcx2=28,7(MPa).

 q cx 

q cx1  q cx 2 25,7  30,913

28,331( MPa).
2
2

- Từ kết quả xuyên ta thấy rằng từ 0,7D - 4D dưới mũi cọc, giá trị qcx vừa tính là nhỏ nhất
(vì khi xD<4D thì cả qcx1 và qcx2 đều lớn hơn). Do đó, qc1=qcx=28,331(MPa).
- qc2 : giá tri trung bình của qc trên toàn bộ khoảng cách 8D bên trên mũi cọc
(đoạn e-f-g-h-i).
Đoạn
qci.zi
 qc 2 
 qc 

e-f
33,2

f-g
21,77

g-h
87

h-i
63,525

33,2  21,77  87  63,525

25,68( MPa )
8

(q c1  q c 2 ) 28,331  25,68

27( MPa).
2
2

Tuy nhiên trong mọi trường hợp thì qc Qp= qp.Ap.= 15.0,785=11,775(MN) =11775(KN).
* Tính ma sát bề mặt danh định của cọc Qs :
16


Sức kháng ma sát bề mặt danh định của cọc Qs (N) có thể tính như sau:
N2
 Ni  Li 

Qs K s ,c   
. f si .asi .hi   f si .asi .hi 
i 1
 i 1  8.Di 


Ks,c : các hệ số hiệu chỉnh., tra biểu đồ ta được Ks,c= 0,6.
Li : chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m).
D : chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm), D=1m.
fsi : sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét (MPa).
asi: chu vi cọc tại điểm xem xét (m), asi =3,14m.

hi : khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m).
N1 : số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 8D, 8 khoảng.
N2 : số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 2D và mũi cọc, 3 khoảng.
Bảng 2.1. Bảng tính toán sức kháng bề mặt.
Lớp địa
chất
Sét pha 3m

Sét nửa cứng

li(m)
3,500
4,500
5,500
6,500
7,500
8,500
9,500
10,500
11,500
12,500

A=li/8Di(m)
0,438
0,563
0,688
0,813
0,938
1,063
1,188

1,313
1,438
1,563
Tổng

asi(m)

3,140

hi(m)

fsi(Mpa)

Qs(MN)

1,000

0,020
0,050
0,070
0,060
0,159
0,150
0,120
0,160
0,150
0,170

0,016
0,053

0,091
0,092
0,281
0,300
0,268
0,396
0,406
0,500
2,404

- Vậy QR = .Qn = qp.Qp + qs.Qs
= 0,55.11,775+0,55.2,404=7,79845(MN)=7798,45(KN).
- Sức chịu tải tính toán của cọc:
Ptt= min{QR, Pr}=min{7,798; 14,347}= 7,798MN.
1.9.2 . Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ:

Để xác định phản lực lớn nhất tại đáy bệ mố, bệ trụ em sử dụng chương trình Midas Civil 6.3.0.
*Các bước chính thực hiện trong chương trình:
- Mô hình hóa kết cấu.
17


- Khai báo các làn xe.
- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tải thiết kế + Tải trọng làn, Xe 2 trục +
tải trọng làn.
- Khai báo tải trọng đoàn người.
- Khai báo các lớp xe.
- Khai báo các trường hợp tải trọng di động, gán các tải trọng di động vào các làn cho
phù hợp.
- Khai báo các truờng hợp tải trọng di động và các tổ hợp tải trọng có xét đến hệ số tải

trọng, hệ số xung kích.
- Khai báo các trường hợp tải trọng thi công ứng với các giai đoạn thi công đúc hẫng.
- Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:
1.9.2.1 . Mô hình hóa kết cấu:

- Sơ đồ cầu là một dầm hộp trên các trụ và 2 mố.
- Toàn bộ kết cấu cầu liên tục sẽ được mô hình vào trong chương trình gần đúng như kết
cấu thật, mô hình bài toán là mô hình không gian.
- Dầm chủ tiết diện hộp thay đổi theo phương dọc cầu được mô tả trong chương trình là
phần tử Beam ứng với các mặt cắt ngang tại các vị trí khác nhau. Mặt cắt ngang dầm chủ
được khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như sau: (Xem hình vẽ)
- Kết cấu trụ gồm mũ trụ, bệ thân trụ, bệ trụ cũng được mô tả bằng phần tử Beam với các
kích thước theo các phương, sự thay đổi tiết diện của mặt cắt mũ trụ hoàn toàn tưong tự
như kết cấu thật:
- Trong chương trình không khai báo các phần tử mố, không có liên kết dầm với trụ mà
chỉ tạo các gối cố định và gối di động nên khi tính phản lực tại trụ và mố cần phải cộng
thêm phản lực do bản thân trụ và mố.
- Để mô tả sự liên kết giữa mũ trụ và dầm chủ ta khai báo bằng các gối đàn hồi với các độ
cứng rất lớn (1000000000).
Khai báo MCN dầm chủ với các số liệu cụ thể như sau:

18


Hình 1.1. Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại hợp long và đoạn dầm đúc trên
giàn giáo.

Hình 1.2. Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại trụ.

19

Hình 1.3. Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm thay đổi từ trụ ra hợp long.

Hình 1.4. Sơ đồ kết cấu hiểu thị dưới dạng không gian.
20


1.9.2.2 . Khai báo các làn xe:

- Cầu gồm 4 làn xe chạy rộng 11m.
2 làn xe ô t ô mỗi làn rộng 4 m
2 làn người đi bộ mỗi làn rộng 1 m
Ta khai báo 4 làn xe với độ lệch tâm như sau:
Bảng 1.1. Bảng tính toán độ lệch tâm các làn.
Tên làn

Độ lệch tâm (m)

Làn bộ hành trái

-5

Làn bộ hành phải

5

Làn xe chính trái

-2

Làn xe chính phải

2

- Làn xe chính sẽ chịu hoạt tải xe chạy gồm các trường hợp tải trọng: xe hai trục+ tải
trọng làn ( Hoat TademLan) và xe tải + tải trọng làn (Hoat TruckLan), là làn 1 và làn 2.
- Làn 3, làn 4 được gán cho tải trọng người đi bộ.
1.9.2.3 . Khai báo xe tiêu chuẩn theo AASHTO-LRFD (22TCN272-05).

- Chọn mã thiết kế AASHTO-LRFD
- Khai báo 2 trường hợp hoạt tải theo AASHTO-LRFD bao gồm:
o HL-93TDM: hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TDM)
o HL-93 TRK: hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TRK)
- Khai báo trường hợp tải trọng đoàn người: q = 300daN/m2.

21


Hình 3.1. Khai báo các trường hợp hoạt tải.
1.9.2.4 . Khai báo các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:

- Tải trọng tác dụng thẳng đứng tính đến đỉnh trụ bao gồm:
o

Trọng lượng bản thân dầm (tĩnh tải giai đoạn 1)
22


Trọng lượng bản thân các lớp mặt cầu, lan can tay vịn dải phân cách (tỉnh tải giai

o

đoạn 2)
Hoạt tải HL-93, tải trọng người đi bộ

o

-

Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH cường độ:
Bảng 1.1. Các hệ số tải trọng tính toán.

STT

Trường hợp Tải

Mô tả
trọng
1
DC
Tỉnh tải giai đoạn 1
2
DW
Tỉnh tải giai đoạn 2
3
HL93-TDM
Hoạt tải xe 2 trục và tải trọng làn
4
HL93-TRK

Hoạt tải xe tải và tải trọng làn
5
Doan nguoi
Tải trọng người
Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình:

Hệ số tải trọng
1,25
1,5
1,75
1,75
1,75

23


Bảng 1.2. Bảng khai báo các trường hợp tải trọng.
Ghi chú: Hệ số xung kích được khai báo cùng với lúc khai báo tải trọng xe hai trục và tải
ST
T

Tên tổ hợp

1

TRK_max

2

TDM_max

3

Moving_max

4

Tinh_max

5

Loai

Mô tả
Hoạt tải xe tải, tải trọng làn cộng
tác dụng với tải trọng người
Hoạt tải xe 2 trục,tải trọng làn
cộng tác dụng với tải trọng người
Lấy giá trị bất lợi của TRK_ max
và TDM_max
Cộng tác dụng của Tỉnh tải giai

Tinh+Movin

đoạn 1 và tỉnh tải giai đoạn 2
Cộng tác dụng của Tỉnh tải và

g_max

hoạt tải(Tinh_max, Moving_max)

ADD

ADD
ENVE
ADD
ADD

Lấy giá trị bất lợi nhất trong 3 tổ
6

Baomomen

hợp(Moving_max,
Tinh+ Moving_max)

Công thức

TH

Tinh_max, ENVE

1,75(HL93-TRK+
Doan nguoi)
1,75(HL93-TDM
+ Doan nguoi)
Max(TRK_max,
TDM_max)
(1,25DC+
1, 5DW)

Hoatmax+Tinhma
x
Max( Moving_ma
x,
Tinh_max,Tinh+
Moving_max)

trọng xe tải: IM = 25%
- Sau khi khai báo đầy đủ các thông số như Làn xe, Loại xe, Lớp xe, các trường hợp tải
trọng và các tổ hợp tải trọng, chương trình sẽ tự động vẽ các ĐAH và các phản lực gối,
xếp xe lên các ĐAH sao cho gây ra hiệu ứng bất lợi nhất đúng theo yêu cầu của qui trình
thiết kế cầu AASHTO-LRFD (22TCN272-05).
1.9.2.5 . Khai thác kết quả:

Sau khi mô phỏng sơ đồ kết cấu và gắn các tải trọng tác dụng lên cầu. Tiến hành phân
tích ta được kết quả như sau:

24


Hình 5.1. Kết quả phản lực tai mố và trụ.
- Phản lực tác dụng lên mố với tổ hợp tải trọng (6) trong bảng tổ hợp trên: 8528,063 (KN)
- Trọng lượng bản thân của mố:
DCmốtt = 1,25.DCbtmố = 1,25.5295.4 = 6619.25(KN).
Vậy tổng áp lực tác dụng lên mố:
Ap = 8528,063 +6619.25= 15147(KN)
- Phản lực tác dụng lên trụ với tổ hợp tải trọng (6) trong bảng tổ hợp trên: 37169,485 KN
- Trọng lượng bản thân của trụ:
DCT1tt = DCT2tt =1,25.5523 =6903.7(KN)
Vậy tổng áp lực tác dụng lên trụ:

Ap = 37169,485 +13807= 44073(KN)
1.9.3 . Tính toán số lượng cọc trong bệ móng mố, trụ cầu:
1.9.3.1 . Tính toán số lượng cọc:
Ap
Công thức tính toán : n  .
Ptt

Trong đó :
n: là số lượng cọc tính toán.
: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng, = 1,6.
Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc.
AP : Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng.

25