thuyết minh cầu y vượt qua sông vàm cỏ tại lý trình km0 +180 tới km0 + 655 (file cad đính kèm)

Chương 1. Giới thiệu công trình

-1-

Mục lục
Lời cảm ơn
Nhận xét của GVHD
Nhận xét của GV Phản biện
Tóm tắt luận văn..............................................................................................................................v
Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH......................................................................................10
1.1
Địa hình, địa chất, thủy văn công trình...........................................................................10
1.1.1 Địa hình.........................................................................................................................10
1.1.2 Địa chất.........................................................................................................................10
1.1.3 Thủy văn........................................................................................................................12
1.2 Qui mô, tiêu chuẩn kỹ thuật công trình..............................................................................12
1.3 Phương án kết cấu cầu........................................................................................................12
1.3.1. Trắc dọc cầu................................................................................................................12
1.3.2 Nhịp dẫn...........................................................................................................................13
1.3.3 Nhịp đúc hẫng .............................................................................................................13
1.3.3.1 Tiêu chí chọn lựa các kích thước của mặt cắt ngang cầu ([1]5.14.2.3.10)............13
1.3.3.2 Phân chia đốt dầm :...............................................................................................14
1.3.3.3 Đường cong biên dưới dầm....................................................................................15
1.3.3.4 Đường cong mặt bản đáy.......................................................................................16
1.4 Chọn kích thước trụ cầu.....................................................................................................16
1.4.1 Chọn kích thước trụ cầu trên nhịp đúc hẫng.............................................................16
1.4.2 Chọn kích thước trụ cầu trên nhịp dẫn.......................................................................17
Chương 2 KIỂM TOÁN LAN CAN...............................................................................................18
2.1 Giới thiệu............................................................................................................................18
2.2 Cấu tạo................................................................................................................................18
2.2.1 Vật liệu..........................................................................................................................18

2.2.1.1 Cốt thép..................................................................................................................18
2.2.1.2 Bê tông....................................................................................................................19
2.2.2 Kích thước sơ bộ...........................................................................................................19
2.2.2.1 Phần tường BTCT...................................................................................................19


Chương 1. Giới thiệu công trình

-2-

2.2.2.2 Phần lan can kim loại (cột + dầm).........................................................................19
2.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng.....................................................................................19
2.4 Kiểm toán............................................................................................................................19
2.4.1 Cơ sở lý thuyết xác định sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim
loại (độ bền của lan can).......................................................................................................19
2.4.1.1 Sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim loại.......................19
2.4.1.2 Sức kháng của tường phòng hộ bêtông..................................................................22
2.4.1.3 Xác định Mw & Mc theo sơ đồ khớp dẻo (Phân tích đường chảy)........................23
2.4.2 Kiểm toán sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim loại............23
2.4.2.1 Tính toán sức kháng uốn của TƯỜNG BÊ TÔNG.................................................23
2.4.2.1.1 Sức kháng uốn của tường theo cốt thép ngang, Mw.........................................23
2.4.2.1.3 Tính RW..........................................................................................................25
2.4.2.2 Sức kháng của phần lan can kim loại (cột + dầm).................................................25
2.4.2.3 Kiểm tra sức kháng uốn của Tổ hợp tường và thanh.............................................27
2.4.3 Kiểm toán chống trượt của lan can..............................................................................27
2.4.3.1 Điều kiện.................................................................................................................27
2.4.3.2 Số liệu.....................................................................................................................28
2.4.3.3 Xác định Vct...........................................................................................................29
2.4.3.4 Sức kháng cắt danh định của mặt tiếp xúc.............................................................29
2.4.3.5 Diện tích tối thiểu của chốt (cốt thép) trong mặt chịu cắt:....................................30

2.4.3.6 Chiều dài đoạn neo ldh cốt thép trong bản mặt cầu................................................30
2.4.4 Kiểm toán bu lông neo..................................................................................................30
Chương 3 THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU.......................................................................................33
3.1 Giới thiệu............................................................................................................................33
3.2.1 Vật liệu..........................................................................................................................33
3.2.1.1 Cốt thép thường......................................................................................................33
3.2.1.2 Bêtong.....................................................................................................................33
3.2.1.3 Cốt thép cường độ cao............................................................................................34


Chương 1. Giới thiệu công trình

-3-

3.2.3 Kích thước sơ bộ........................................................................................................34
3.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng.....................................................................................34
3.3.1 Tĩnh tải và hiệu ứng......................................................................................................34
3.3.2 Hoạt tải và hiệu ứng.....................................................................................................37
3.3.2.1Nội lực tại mặt cắt 1 có momen dương....................................................................38
3.3.2.2 Nội lực tại mặt cắt 2 có momen âm........................................................................41
3.3.2.3 Nội lực tại mặt cắt 3 có momen âm........................................................................44
3.3.2.4 Nội lực tại mặt cắt 4 có momen âm ( cánh hẫng)..................................................48
3.3.3 Tổ hợp tải trọng.........................................................................................................49
3.3.4 Cốt thép cường độ cao ( sơ bộ).....................................................................................50
3.3.5 Đặc trưng hình học mặt cắt dầm...................................................................................50
3.3.5.1 Đặc trưng hình học mặt cắt dầm giai đoạn 1.........................................................51
3.3.5.2 Đặc trưng hình học mặt cắt dầm giai đoạn 2.........................................................51
3.3.6 Tính toán các mất mát ứng suất....................................................................................52
3.3.6.1 Tính toán mất mát tức thời.........................................................................................52
3.3.6.1.1 Mất mát do thiết bị neo ΔfpA............................................................................52

3.3.6.1.2 Mất mát do ma sát ΔfpF....................................................................................53
3.3.6.1.3 Mất mát do co ngắn đàn hồi ΔfpEs............................................................................53
3.3.6.2 Tính toán mất mát theo thời gian...............................................................................54
3.3.6.2.1 . Mất mát do co ngót ΔfpSR.......................................................................................54
3.3.6.2.3 . Mất mát do từ biến của bê tông ΔfpCR....................................................................54
3.3.6.2.3 Mất mát do tự chùng cốt thép DƯL ΔfpR................................................................55
3.3.6.2 Tổng mất mát ứng suất trước.....................................................................................55
3.4 Kiểm toán.............................................................................................................................56
3.4.1 Kiểm toán sức kháng uốn..............................................................................................56
3.4.2 Kiểm toán điều kiện kháng cắt......................................................................................57
3.4.3 Kiểm toán điều kiện hàm lượng cốt thép......................................................................59
3.4.3.1 Hàm lượng cốt thép tối đa......................................................................................59


Chương 1. Giới thiệu công trình

-4-

3.4.3.2 Hàm lượng thép tối thiểu........................................................................................59
3.4.4 Kiểm toán ứng suất trong bêtông bản mặt cầu.............................................................60
3.4.4.1 . Kiểm toán ứng suất trong bê tông giai đoạn thi công...........................................60
3.4.4.1.1. Kiểm toán ứng suất kéo trong giai đoạn thi công...........................................60
3.4.4.1.2 Kiểm toán ứng suất nén trong giai đoạn thi công............................................61
3.4.4.2 Kiểm tra ứng suất trong bêtông khi khai thác.......................................................62
3.4.4.2.1. Kiểm tra ứng suất nén trong bêtông khi khai thác..............................................63
Bảng 3.29 Ứng suất nén BMC do hoạt tải và 1/2 tải trọng thường xuyên....................63
3.4.4.2.2. Kiểm tra ứng suất nén trong bêtông khi khai thác..............................................64
3.4.5 Kiểm tra độ võng của bản.............................................................................................64
3.4.5.1 Độ võng nhịp trong của bản...................................................................................64
3.4.5.2 Kiểm tra độ võng đầu mút của bản hẫng...............................................................66

3.5 Kết luận................................................................................................................................67
Chương 4 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH...........................................................................................68
4.1 Giới thiệu............................................................................................................................68
4.2 Cấu tạo.................................................................................................................................68
4.2.1 Vật liệu..........................................................................................................................68
4.2.1.1 Cốt thép thường......................................................................................................68
4.2.1.1 Cốt thép cường độ cao............................................................................................68
4.2.1.2 Bêtong.....................................................................................................................68
4.2.2 Kích thước sơ bộ........................................................................................................68
4.2.2.1 Kích thước mặt cắt.................................................................................................68
4.2.2.2 Phân đoạn kết cấu nhịp..........................................................................................69
4.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng.....................................................................................70
4.3.1 Sơ lược thi công các đốt dầm....................................................................................70
4.3.1.1 Khối trên đỉnh trụ K0.....................................................................................................70
4.3.1.2 Khối thi công đúc hẫng K1  K10....................................................................................71
4.3.1.3 Các đốt hợp long..........................................................................................................71


Chương 1. Giới thiệu công trình

-5-

4.3.1.3.1 Hợp long biên..................................................................................................71
4.3.1.3.2 Hợp long giữa..................................................................................................73
4.3.2 Diễn biến nội lực trong quá trình đúc hẫng các đốt dầm đến giai đoạn hợp long biên
chưa đông cứng......................................................................................................................74
4.3.2.1 Tải trọng.................................................................................................................74
4.3.2.1.1 Tĩnh tải giai đoạn 1, DC1.................................................................................74
4.3.2.1.2 Tải trọng thi công rải đều, CLL.......................................................................74
4.3.2.1.3 Tải trọng hệ xe đúc, ván khuôn........................................................................74

4.3.2.1.4 Trọng lượng bản thân đốt dầm đang đúc (bê tông ướt)...................................74
4.3.2.2 Hệ số tải trọng dùng trong thi công........................................................................75
4.3.2.3 Kết quả nội lực tại các mặt cắt trong quá trình đúc hẫng các đốt dầm và đến giai
đoạn hợp long biên chưa đông cứng:.................................................................................75
4.3.2.3.1 Đúc khối K1.....................................................................................................75
4.3.2.3.2 Hợp long biên chưa đông cứng........................................................................76
4.3.2.4 Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt trong quá trình đúc hẫng các đốt dầm đến giai đoạn
hợp long biên chưa đông cứng...........................................................................................78
4.3.3 Diễn biến nội lực trong quá trình hợp long...................................................................87
4.3.3.1 Hợp long nhịp biên.................................................................................................87
4.3.3.1.1 Bê tông chưa đông cứng – HLB1....................................................................87
4.3.3.1.2 Bê tông đã đông cứng – HLB2........................................................................87
4.3.3.1.3 Tháo dỡ liên kết tạm giữa trụ và dầm..............................................................88
4.3.3.2 Hợp long nhịp giữa.................................................................................................89
4.3.3.2.1 Khi bê tông đốt hợp long chưa đông cứng – HLG1........................................89
4.3.3.2.2 Khi bê tông đốt hợp long đã đông cứng – HLG2............................................89
4.3.3.2.3 Hoàn thiện và dỡ tải thi công – HLG3.............................................................90
4.3.3.2.4 Hạ dầm lên gối.................................................................................................91
4.3.4 Tổ hợp nội lực trong giai đoạn thi công........................................................................91
4.3.3 Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác..................................................................98
4.3.3.1 Tải trọng trong giai đoạn khai thác.........................................................................98


Chương 1. Giới thiệu công trình

-6-

4.3.3.1.1 Tĩnh tải giai đoạn 2..........................................................................................98
4.3.3.1.2 Hoạt tải HL – 93..............................................................................................98
4.3.3.2 Hệ số dùng trong thiết kế........................................................................................98

4.3.3.2.1 Hệ số làn xe, m................................................................................................98
4.3.3.2.2 Hệ số tải trọng, ..............................................................................................98
4.3.3.2.3 Hệ số lực xung kích, IM..................................................................................99
4.3.3.2.4 Hệ số điều chỉnh tải trọng, η............................................................................99
4.3.3.3 Xếp xe lên đường ảnh hưởng.................................................................................99
4.3.3.4 Tổ hợp nội lực trong giai đoạn khai thác..............................................................106
4.3.5 Tổng hợp nội lực cả 2 giai đoạn thi công và khai thác................................................116
4.4 Kiểm toán...........................................................................................................................117
4.4.1Tính toán lượng cốt thép cần thiết tại từng mặt cắt......................................................117
4.4.2 Đặc trưng hình học tiết diện khi tính duyệt ở TTGH cường độ..................................118
4.4.2.1 Đặc trưng hình học tiết diện nguyên.....................................................................118
4.4.2.2 Đặc trưng của tiết diện giảm yếu..........................................................................120
4.4.2.3 Đặc trưng của tiết diện khi cốt thép DUL dính bám.............................................123
4.4.3 Tính toán mất mát ứng suất.........................................................................................124
4.4.3.1 Mất mát do ma sát................................................................................................124
4.4.3.2 Mất mát do tụt neo................................................................................................126
4.4.3.3 Mất mát do co ngắn đàn hồi.................................................................................128
4.4.3.4 Mất mát do co ngót..............................................................................................131
4.4.3.5 Mất mát do từ biến...............................................................................................131
4.4.3.6 Mất mát do tự chùng ứng suất.............................................................................132
4.4.3.6.1 Mất mát tự chùng tại lúc truyền lực...............................................................132
4.4.3.6.2 Mất mát tự chùng sau khi truyền lực............................................................132
4.4.3.7 Tổng mất mát dự ứng suất....................................................................................134
4.4.4 Kiểm toán theo trạng thái giới han sử dụng:...............................................................135
4.4.4.1 Kiểm toán về nứt trong giai đoạn thi công hẫng:................................................135


Chương 1. Giới thiệu công trình

-7-

4.4.4.2 Kiểm toán về nứt trong bê tông trong giai đoạn khai thác..................................137
4.4.5 Tính duyệt ở TTGH cường độ I..................................................................................140
4.4.5.1 Kiểm toán kháng uốn ở TTGH cường độ I..............................................................140
4.4.5.2 Giới hạn cốt thép.....................................................................................................141
4.4.6.1 Hàm lượng cốt thép tối đa....................................................................................141
4.4.6.2 Hàm lượng cốt thép tối thiểu................................................................................141
4.4.6.3 Tính duyệt theo lực cắt ở TTCD1.........................................................................148
CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ TRỤ CẦU............................................................................................153
5.1 Giới thiệu..........................................................................................................................153
5.2 Cấu tạo..............................................................................................................................153
5.2.1 Vật liệu........................................................................................................................153
5.2.1.1 Cốt thép thường....................................................................................................153
5.2.1.2 Bêtong...................................................................................................................153
5.2.1.3. Kích thước sơ bộ trụ cầu.....................................................................................153
5.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng...................................................................................153
5.3.1 Các thông số tính toán:...............................................................................................153
5.3.1.1 Thông số kết cấu nhịp...........................................................................................153
5.3.1.2 Thông số trụ cầu...................................................................................................154
5.3.2 Tĩnh tải và hiệu ứng....................................................................................................154
5.3.3 Hoạt tải HL-93...........................................................................................................155
5.3.3.1 Hiệu ứng lực dọc Nmax và Mxmax từ HL-93............................................................155
5.3.3.3 Hiệu ứng lực dọc Mxmax từ HL-93.........................................................................156
5.3.3.1 Hiệu ứng Mymax từ HL-93......................................................................................157
5.3.4 Lực hãm xe BR :..........................................................................................................157
5.3.5 Lực ly tâm CE :...........................................................................................................158
5.3.6 Tải trọng gió................................................................................................................158
5.3.6.1 Tải trọng gió ngang PD..........................................................................................160
5.3.6.2 Tải trọng gió dọc...................................................................................................161

Chương 1. Giới thiệu công trình

-8-

5.3.6.3 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ:..........................................................................162
5.3.7 Tải trọng nước.............................................................................................................162
5.3.7.1 Áp lực nước tĩnh WA............................................................................................162
5.3.7.2 Lực đẩy nổi B.......................................................................................................163
5.3.7.3 Áp lực dòng chảy..................................................................................................165
5.3.8 Lực va tàu....................................................................................................................168
5.3.9 Tổ hợp tải trọng...........................................................................................................169
5.3.9.1 Giới hạn sử dụng ( vận tốc gió 25m/s).................................................................169
5.3.9.2 Cường độ 1...........................................................................................................169
5.3.9.2 Cường độ 2 ( vận tốc gió > 25m/s).......................................................................170
5.3.9.3 Cường độ 3 ( vận tốc gió là 25m/s)......................................................................170
5.3.9.4 Đặc biệt.................................................................................................................171
5.3.9.1 Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh bệ móng............................................................171
5.3.9.2 Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ móng.............................................................175
5.4 Kiểm toán...........................................................................................................................178
5.4.1 Kiểm toán mặt cắt đỉnh bệ móng................................................................................178
5.4.1.2 Kiểm toán cấu kiện chịu nén................................................................................179
5.4.1.3 Kiểm tra khả năng chịu cắt của thân trụ ở trạng thái cường độ...............................182
5.4.1.3.1 Lý thuyết tính toán.........................................................................................182
5.4.1.3.2 Nội dung kiểm toán........................................................................................183
5.4.1.4 Kiểm tra nứt ở trạng thái GHSD ....................................................([1] 5.7.3.4 )184
CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ MÓNG CẦU.......................................................................................186
6.1 Giới thiệu..........................................................................................................................186
6.2 Cấu tạo..............................................................................................................................186
6.2.2 Địa chất vị trí đặt móng.............................................................................................186

6.2.1 Vật liệu ( theo TCXDVN-356-2005)...........................................................................187
6.2.1.1 Xác định sức chịu tải của cộng khoan nhồi..........................................................187
6.2.1.1.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc.....................................................187


Chương 1. Giới thiệu công trình

-9-

6.2.1.1.2 Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền.......................188
6.2.1.1.3 Sức chịu tải của cọc theo kết quả SPT ngoài hiện trường (TCVN – 195:1997).
......................................................................................................................................189
6.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng...................................................................................190
6.3.1 Tổ hợp tải trọng tại vị trí đáy bệ.................................................................................190
6.3.2 Xác định nội lực tại đầu cọc........................................................................................192
6.3.2.1 Chọn số cọc và bố trí............................................................................................192
6.3.2.2 Số liệu và tổ hợp tải trọng tính nội lực đầu cọc....................................................192
6.4 Kiểm toán...........................................................................................................................215
6.4.1 Kiểm tra sức chịu tải dọc trục của cọc........................................................................215
6.4.2 Kiểm tra khả năng chịu lực của đất nền dưới mũi cọc................................................216
6.4.2.1 Kiểm tra ổn định nền đất dưới đáy móng khối qui ước........................................216
6.4.2.2 Kiểm tra lún khối móng quy ước ở trạng thái giới hạn sử dụng..........................218
6.4.2 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng ở trạng thái cường độ...............................................221
6.4.2.1 Xuyên thủng từ trụ xuống đài...............................................................................221
6.4.2.2 Xuyên thủng từ cọc lên đài...................................................................................222
6.4.3 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang ở trạng thái cường độ............................................222
6.4.3.1 Kiểm tra ổn định nền quanh cọc...........................................................................227
6.4.3.2 Kiểm tra điều kháng uốn ( theo TCVN 356-2005)...............................................227
6.4.3.3 Kiểm tra điều kiện kháng cắt ( theo TCVN 356-2005)........................................229
6.4.4 Tính toán và bố trí cốt thép trong đài..........................................................................229

6.4.4.1 Tính toán bố trí cốt thép trong đài theo phương cạnh dài của đài........................229
6.4.4.1 Tính toán bố trí cốt thép trong đài theo phương cạnh ngắn của đài.....................230
Tài liệu tham khảo..……………………………………………………………………………233


Chương 1. Giới thiệu công trình

-10-

Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
Cầu Y vượt qua sông Vàm Cỏ tại lý trình Km0 +180 tới Km0 + 655

1.1 Địa hình, địa chất, thủy văn công trình
1.1.1 Địa hình
Công trình xây dựng ở vùng hạ lưu có địa hình bằng phẳng, nằm trên trục đường giao
thông quan trọng nối liền giữa 2 vùng Long An và trung Lương . Đây là đoạn đường làm
mới hoàn toàn, mặt bằng cón trống trải, không có các công trình xây dựng lớn.

1.1.2 Địa chất
Căn cứ vào kết quả khoan khảo sát và thí nghiệm, địa tầng tại khu vực cầu có thể
phân thành các lớp đất chính từ trên xuống dưới như sau :
a. Lớp 1 :Lớp bùn sét màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy :
Hiện diện trong tất cả các lỗ khoan. Chiều sâu lớp bùn trên bờ từ 29.4m đến
29.8m. Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau :
Dung trọng tự nhiên w

: 15.3

kN/m3

Lực dính C

: 8.5

kN/m2

Gốc nội ma sát 

: 4028’

Độ sệt trung bình B

: 1.32

Hệ số rỗng tự nhiên e0

: 2.062

Trị số SPT

: 06 búa.

Nhận xét : Đây là lớp bùn yếu không thích hợp cho việc dặt móng mố trụ cầu.
Đối với nền đường đắp cần có biện pháp sử lý nền để đảm bảo ổn định nền và
sớm triệt tiêu lún.
b. Lớp 2 :Cát / sét xen kẹp xếp lớp :
Lớp này chỉ gặp trong các hố khoan phía bờ Trung Lương và phần lòng sông, bề
dày thay đổi từ 6.2m ở lỗ khoan LK4 đến 9,8m ở lỗ khoan LK5. Cát hạt nhỏ đến
hạt trung, màu xám, kết cấu chặt vừa ; sét màu xám, xám xanh, trạng thái dẻo
mềm. Trị số SPT của lớp này từ 935 búa.

Nhận xét : Đây là lớp đất chịu lực trung bình, phân bố không đều, có bề dày
mỏng nên không thích hợp đặt móng mố trụ cầu.
c. Lớp 3 :Sét màu xám xanh, trãng thái dẻo cứng – nửa cứng :
Lớp này chỉ gặp trong lỗ khoan LK4 phía bờ Trung Lương, bề dày khoảng 5m.
Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau :
Dung trọng tự nhiên w

: 20.5

kN/m3

Lực dính C

: 34.3

kN/m2


Chương 1. Giới thiệu công trình

-11-

Gốc nội ma sát 

: 7052’

Độ sệt trung bình B

: 0.38

Hệ số rỗng tự nhiên e0

: 0.615

Trị số SPT

:933 búa.

Nhận xét : Đây là lớp dấtt tốt nhưng phân bố không đều, có bề dày mỏng nên
không thích hợp đặt móng mố trụ cầu.
d. Lớp 4a :Cát hạt bụi, hạt nhỏ lẫn bột sét, màu vàng trắng, kết cấu chặt vừa
đến chặt :
Lớp này chỉ gặp ở các lỗ khoan ở bờ thành phố Hồ Chí Minh và phần lòng sông,
bờ dày thay đổi từ 5.0m ở LK3 đến 10.0m ở LK2 Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất
này như sau :
Tỷ trọng Gs

: 2.68

Gốc nghỉ khi khô d

: 370

Gốc nghỉ khi ướt w

: 240

Hệ số rỗng lớn nhất emax

: 1.378

Hệ số rỗng nhỏ nhất emin

: 0.581

Trị số SPT

:1950 búa

Nhận xét : Đây là lớp đất chịu lực tốt, tùy thep vị trí có thể đặt móng mố trụ cầu
trong lớp này.
e. Lớp 4c : Cát hạt thô lẫn sỏi sạn, màu xám trắng, kết cấu chặt.
Có ở phần cuối của LK4 và LK5, bề dày lớp đã khoan được thay đổi từ 8.6m đến
19.5m. Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau :
Tỷ trọng Gs

: 2.67

Gốc nghỉ khi khô d

: 370

Gốc nghỉ khi ướt w

: 280

Hệ số rỗng lớn nhất emax

: 1.013

Hệ số rỗng nhỏ nhất emin

: 0.491

Trị số SPT

:2651 búa

Nhận xét : Đây là lớp đất tốt, phù hợp cho việc đặt móng mố trụ cầu.
f. Lớp 5a :Sét xen kẹp cát vàng xám xanh, xám trắng, trạng thái dẻo cứng.
Lớp này chỉ gặp trong các lỗ khoan bờ TP Hồ Chí Minh và phần lòng sông. Một
số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau :
Dung trọng tự nhiên w

: 18.3

kN/m3


Chương 1. Giới thiệu công trình

-12-

kN/m2

Lực dính C

: 28.4

Gốc nội ma sát 

: 8057’

Độ sệt trung bình B

: 0.48

Hệ số rỗng tự nhiên e0

: 0.982

Trị số SPT

: 1227 búa.

Nhận xét : Đây là lớp đất tốt, tùy theo vị trí có thể đặt móng mố trụ cầu.
g. Lớp 5b :Sét nàu vàng trắng, vàng nhạt, vân xám, trạng thái nửa cứng- cứng
Lớp này chỉ gặp ở các lỗ khoan ở bờ thành phố Hồ Chí Minh và phần lòng sông,
bờ dày thay đổi từ 9.7m ở LK1 đến 13.3m ở LK3. Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp
đất này như sau :
Dung trọng tự nhiên w

: 21.2

kN/m3

Lực dính C

: 90.3

kN/m2

Gốc nội ma sát 

: 22025’

Độ sệt trung bình B

: 0.05

Hệ số rỗng tự nhiên e0

: 0.501

Trị số SPT

: 2950 búa

Nhận xét : Đây là lớp đất tốt, phù hợp cho việc đặt móng mố trụ cầu
h. Lớp 6 :Cát hạt nhỏ màu xám trắng, kết cấu chặt.
Lớp này chỉ gặp trong lỗ khoan LK3, bề dày khoan được là 11.5m. Một số chỉ tiêu
cơ lý của lớp đất này như sau :
Tỷ trọng Gs

: 2.67

Trị số SPT

: 3846 búa

Nhận xét : Đây là lớp đất tốt, phù hợp cho việc đặt móng mố trụ cầu

1.1.3 Thủy văn
Bảng 1.1 Số liệu thủy văn
Mực nước thiết kế Hmax-1% (m)
Mực nước thông thuyền H-5% (m)
Mực nước thấp nhất Hmin-1% (m)
Lưu tốc trung bình trên phần lòng chủ VCD - 1%(m/s)

+2.97
+1.64
-2.15
1.43

H1% - Mức nước ứng với tần suất lũ thiết kế P = 1%
Nước ngầm trong khu vực có tính ăn mòn nên bêtông của các kết cấu phần bị
ngập nước phải là loại bê tông chống ăn mòn.

1.2 Qui mô, tiêu chuẩn kỹ thuật công trình
Qui mô : Cầu vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép;


Chương 1. Giới thiệu công trình

-13-

Tiêu chuẩn : 22 TCN 272-05, hoạt tải xe HL-93 và người
Thông thuyền: sông cấp II

1.3 Phương án kết cấu cầu

1.3.1. Trắc dọc cầu
Bán kính đường cong đứng phụ thuộc vào cao độ đường đầu cầu, khổ thông thuyền,
độ dốc dọc tối đa cho phép… Cầu càng dài thì bán kính đường cong đứng càng lớn.
Trong phạm vi đồ án này, ta xét trên cơ sở của cấp đường và các thông số đã được giao
trong nhiệm vụ thiết kế.
Sông cấp II, khổ thông thuyền của cầu qua sông B × H = 70m × 9m
Tốc độ thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 – 2005: V = 80km/h
Bán kính đường cong đứng thỏa mãn điều kiện tối thiểu giới hạn thông thường R =
5000m, thiết kế đường cong Parapol.
Độ dốc dọc của các nhịp dẫn và đường dẫn vào cầu: i= 4% => chiều dài đường
cong lồi là L  R (i1  i2 )  5000 �(0.04  (0.04))  400m
Tổng chiều dài cầu là 459.7m tính từ 2 mép sau tường mố.
Sơ đồ chia nhịp : 3 nhịp giản đơn dầm super T �40m + 3 nhịp liên tục 60m +
900m+60m+ 3 nhịp giản đơn dầm super T 3 �40
1.3.2 Nhịp dẫn.
Các nhịp dẫn là dầm SuperT dài 40m bằng BTCT UST chế tạo tại công ty Bê tông
620, mỗi nhịp 10 dầm.
1.3.3 Nhịp đúc hẫng .
1.3.3.1 Tiêu chí chọn lựa các kích thước của mặt cắt ngang cầu
([1]5.14.2.3.10)
 Khổ cầu :
 Dải lan can : 2 × 0.5 = 1m
 Làn dành xe thô sơ : 1 × 6 = 6m
 Phần xe ô tô : 2 × 8 = 16m
 Dải gờ chắn phân cách giữa 2 làn o tô : 0.6m
Tổng cộng bề rộng cầu là 23.5m.
 Chiều cao dầm tại vị trí trụ
 H ≈ ( 1/20÷1/16)Lg = 4500÷ 5625mm
 Hkinh tế =1/18Lg = 5000m

([2] trang 84)

 H ≥ Hmin = 0.055Lg = 4950mm

([1]2.5.2.6.3)

Do đó chọn Hdầm tại trụ = 5000 mm
 Chiều cao dầm tại vị trí giữa nhịp


Chương 1. Giới thiệu công trình

-14-

 H ≈ ( 1/60÷1/30)Lg = 1500÷ 3000mm
 Hkinh nghiệm quốc tế =1/50Lg = 1800m

([2] trang 84)

Ở Việt Nam thường không chọn dầm thấp quá 2m vì cần có đủ chổ cho công nhân
ra vào trong làm việc ([2] trang 84). Tuy nhiên do bề rộng cầu là lớn nên để có tính cân
xứng ta chọn chiều cao dầm tại vị trí giữa nhịp H= 2500 mm
Bề rộng mặt cầu B = 23.5m, nếu chọn dạng mặt cắt ngang 1 hộp 2 thành hộp thì các
thành hộp quá xa, dẫn đến momen uốn do hoạt tải và tĩnh tãi truyền vào giữa nhịp là rất
lớn, nên một cách hợp lý ta chọn mặt cắt ngang 2 hộp 3 thành hộp.
Khoảng cách giữa tim các sườn dầm L2 = 8209mm
Chiều dài cánh hẫng L1 = 3541mm < 0.45L2 = 3694 mm

([1]5.14.2.3.10c)

Phần vút = (0.2÷0.3)Khoảng cách tĩnh giữa 2 thành hộp = (0.2÷0.3) ×7703 =
(1540.6÷2310.9), chọn 2000m
([3] trang 17)
Chọn chiều dày của sườn dầm khi không có thép dự ứng lực theo phương đứng
 350mm
�
�
hdam /10  5000 /10  500mm
�

Chọn t = 500mm

([3] trang 17)

Chiều dày bản mặt cầu được chọn lớn hơn trong các trị số sau:
�200mm([1]5.14.3.10a)
�
�
(1/ 25 �1/ 35)L 2  (1/ 25 �1/ 35) �8208  (328.32 �234.51)mm([2]trang101]
�

Mặt khác do khoảng cách giữa hai thành hộp L2 =8209mm > 4500mm nên theo điều
([1])5.14.3.10a) ta phải đặt cáp DUL ngang. Chọn t s = 300mm >250 mm ( [3]trang 17).
Chiều dày bản mặt cầu tại phần hẫng ≥ 200mm, khi có bố trí cáp DUL ngang phải tăng
thêm để đủ bố trí mố neo, chọn 250mm. ( [2]trang 101).
Theo ([1]5.14.2.3.10a) chiều dày đáy dầm tại vị trí giữa nhịp phải lớn hơn 200mm,
và lớn hơn l5/30= 6490/30= 216.33mm ( [3]trang 17). Chọn chiều dày đáy dầm giữa nhịp
là 250mm. Chiều dày đáy dầm tại vị trí trụ thường chọn trong khoảng (2 ÷ 3) chiều dày
bản dáy tại vị trí giữa nhịp. ta chọn chiều dày bản đáy dầm tại vị trí trụ 700mm.
Độ dốc ngang của bản mặt cầu 2% để thoát nước tự nhiên cho mặt cầu, nhằm làm

giảm chi phí cho lớp phủ dày và giảm tĩnh tải không cần thiết trên bản mặt cầu. Độ dốc
ngang cầu được được tạo thành bằng cách tạo nghiên ván khuôn bản mặt cầu trong quá
trình thi công.


Chương 1. Giới thiệu công trình

-15-

Hình 1.1 Mặt cắt ngang dầm hộp

1.3.3.2 Phân chia đốt dầm :
Trong điều kiện hiện nay, việc thi công cầu theo phương pháp đúc hẫng cân bằng có
thể thực hiện với nhiều loại xe đúc khác nhau. Xe đúc hẫng đặt trên hoặc kiểu tự treo bao
gồm bộ ván khuôn leo đảm bào các yêu cầu sau:
 Đảm bảo các kích thước hình học và cao độ thiết kế của các đốt dầm.
 Bộ xe đúc hẫng bao gồm ván khuôn treo và khung đỡ bằng thép được kiên kết
chắc chắn để đảm bảo chịu lực trong thời gian bê tông hóa cứng.
Ngày nay, một số nước đã áp dụng xe đúc hẫng có bộ ván khuôn cùng chịu lực
chung với khung đỡ nhằm làm giảm sự xuất hiện các vết nứt tại vị trí tiếp giáp giữa 2 đốt
dầm do biến dạng của xe đúc gây ra.
Để đảm bảo các yếu tố nói trên và nhằm phù hợp với điều kiện thi công, chiều rộng
mặt cắt dầm hộp cũng như khả năng cung ứng trang thiết bị cần thiết, ta chọn loại xe đúc
có các chỉ tiêu kỹ thuật như sau:

Chỉ mục

Thông số kỹ thuật

Độ dài đốt đúc (max)

L = 5m

Chiều rộng dầm hộp (max)

B = 23.6m

Trọng lượng đốt đúc

Q = 150T

Trọng lượng xe đúc

G = 145 T

Xuất xứ

Pháp


Chương 1. Giới thiệu cơng trình

-16-

Kích
Kích
Ray

Con lă
n

PC bar

Giádi độ
ng

Dầ
m hộ
p

Lan can

Sà
n cô
ng tá
c

Hình 1.2 Xe đúc hẫng kiểu dàn hình thoi của Pháp
Với xe đúc đã chọn, ta phân chia các đốt đúc hẫng sao cho phát huy hết khả năng
chịu lực của xe như sau:
 Đốt trên đỉnh trụ đổ bê tơng trên đà giáo mở rộng dài 12m ( đốt K0)
 Các đốt đúc hẫng Ki có chiều dài 4x3.5m + 6x4m
 Đốt hợp long giữa và hợp long biên có chiều cao khơng đổi h = 2.5m, chiều
dài 2m
 Phân đoạn dầm đúc trên đà giáo ở nhịp biên có chiều dài 14m, chiều cao mỗi
dầm bằng với đốt hợp long là 2.5m
1.3.3.3 Đường cong biên dưới dầm
Nhằm phù hợp với biểu đồ moment của dầm chịu tải trọng bản thân trong q trình
thi cơng hẫng và làm giảm tĩnh tải bản thân dầm, tạo vẻ đẹp kiến trúc riêng, ta xây dựng
biên dưới dầm có dạng đường cong parabol bậc 2 có phương trình như sau:

y = ax2 + bx + c
Chọn gốc tọa độ tại vị trí mặt trên giữa nhịp cầu như hình vẽ bên dưới. Tọa các
điểm khống chế, có kể đến ảnh hưởng của của đường cong đứng: A(0;2.5), B(-43.5;
5.189) và C(43.5; 5.189). Thay tọa độ các điểm khống chế vào phương trình đường cong
đáy dầm, giải hệ phương trình, ta tìm được các hệ số:
�
( 43.5)2 a  43.5b  c  5.189 �
a  1.421�103
� 2
�
43.5 a  43.5b  c  5.189 � �
b0
�
�
�
0 �a  0 �b  c  2.5
c  2.5
�
�

Từ đây phương trình đường cong biên dưới dầm là: y =(1.421×10-3)x2 + 2.5 (m)


Chương 1. Giới thiệu công trình

-17-

Hình 1.3 Đường cong biên dưới dầm

1.3.3.4 Đường cong mặt bản đáy

Chọn gốc tọa độ tại vị trí mặt trên giữa nhịp cầu như hình vẽ bên dưới. Tọa các
điểm khống chế, có kể đến ảnh hưởng của đường cong đứng: A(0;2.2), B(-58.5;4.489) và
C(58.8;4.489). Thay tọa độ các điểm khống chế vào phương trình đường cong đáy dầm,
giải hệ phương trình, ta tìm được các hệ số:
�
( 43.5) 2 a  43.5b  c  4.489 �
a  1.21�103
� 2
�
43.5 a  43.5b  c  4.489 � �
b0
�
�
�
0 �a  0 �b  c  2.2
c  2.2
�
�

Từ đây phương trình đường cong biên dưới dầm là: y =(1.21×10-3)x2 + 2.2 (m)

Hình 1.4 Đường cong mặt bản đáy dầm
1.4 Chọn kích thước trụ cầu.
1.4.1 Chọn kích thước trụ cầu trên nhịp đúc hẫng.
Trụ cầu ở nhịp rộng 3m và chiều dài thân trụ cầu được chọn theo quy trình 22TCN
79 ([3] trang 14) như sau :
ap  na2  a0  min[2  15 �20  ]  2a1  vat  2 �709  50  2 �25  2 �50  2 �50  1718cm

Dự kiến bố trí 18 cọc đường kính 1.5m dạng lưới chữ nhật 3x6.Nhằm đảm bảo
khả năng chịu lực cho các cọc khi làm việc theo nhóm, ta chọn khoảng cách giữa các cọc

theo 2 phương là 3d= 4.5 m
Khoảng cách từ mép ngoài của đài đến mép cọc nằm trong khoảng
(d/2d/3)=(0.75m0.5m), chọn 0.5 m.


Chương 1. Giới thiệu công trình

-18-

Kích thước đài:
Ad=BdHd= (4.5×2++1.5+0.5×2)×(4.5×5+1.5+0.5×2)=11.5× 25= 287.5 m2
Cao độ đỉnh móng của các cọc đài thấp chọn cách MTTN từ 0.5m tới 0.7m. Đối
với cọc đài cao thì chọn cao độ đỉnh móng hợp lý vừa thuận tiện về thi công vừa có lợi về
mặt chịu lực.
1.4.2 Chọn kích thước trụ cầu trên nhịp dẫn.
Chiều cao thân trụ cầu trình bày trong bản vẽ , chiều rộng tru cầu chọn 3m, và
chiều dài có thể tính như sau:
ap  na2  a0  2a1  9 �230  100  2 �30  2230cm


Chương 2 Kiểm toán lan can

-19-

Chương 2 KIỂM TOÁN LAN CAN
2.1 Giới thiệu
Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu để bảo vệ cho xe cộ và người đi bộ.
Lan can còn là công trình thẩm mỹ, tạo thành hình thái hài hòa của công trình và
cảnh quan xung quanh (NV Trung, 2005).
Mục đích chủ yếu của các lan can đường ô tô là phải chặn giữ và chỉnh

hướng các xe cộ đi trên cầu. Khi va chạm, lan can phải chịu được lực xung kích của
xe, xe không bị lật lại luồng giao thông, nhưng xe cũng không thể vượt qua lan can
(TCTKC, 13.7.1.1).

Hình 2.1 Lan can chống va xe

2.2 Cấu tạo
2.2.1 Vật liệu
2.2.1.1 Cốt thép

Giới hạn chảy fy= 420 MPa.


Đường kính cốt thép đai 1 và 2 :12 mm.



Đường kính cốt thép dọc :14 mm.



Lớp bê tông bảo vệ cho cốt đai:50 mm.


Chương 2 Kiểm toán lan can

-20-

2.2.1.2 Bê tông
Cường độ chịu nén của bê tông, fc' = 28 MPa.

2.2.2 Kích thước sơ bộ
2.2.2.1 Phần tường BTCT
B1
(mm)
300

Bảng 2.1: Kích thước sơ bộ của lan can
B2
H1
H2
H3
Hw
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
200
250
250
310
810

Hình 2.2 Cấu tạo lan can
Giao thông ở Việt nam trong nhiều trường hợp được kết hợp "đi chung" giữa xe
máy + ô tô, do đó chiều cao lan can phải ≥ 1370 mm (TC TKC 13.9.2.). Để thoả mãn
điều kiện này, người ta thường lắp thêm “Phần lan can kim loại” như ở phần sau.

2.2.2.2 Phần lan can kim loại (cột + dầm)

Khoảng cách giữa các cột lan can 2000 mm
Kích thước của phần thép được lấy theo các thiết kế định hình.

2.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng
2.4 Kiểm toán
2.4.1 Cơ sở lý thuyết xác định sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ
bêtông và lan can kim loại (độ bền của lan can)
2.4.1.1 Sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim
loại


Chương 2 Kiểm toán lan can



-21-

Hình 2.4 Kiểm toán khả năng kháng va xe theo phương ngang
Điều kiện kiểm toán:
Gờ chắn bánh xe phải thỏa mãn các điều kiện sau (TCN 13.7.3.3):

�
Y �H e
�
�
R �Ft
�
Trong đó:


R :Sức kháng cực hạn của gờ chắn.



Y :Chiều cao của R về phía trên bản mặt cầu.

 He:Chiều cao lực va ngang của xe vào gờ chắn phía trên bản mặt cầu.
 Ft:Lực va của xe.
Cầu được thiết kế cho đường có tốc độ cao với hỗn hợp các xe tải và xe tải
nặng).Không xét tác dụng của lực đứng Fv và lực dọc FL
Ft
Lt
Hemin
(N)
(mm) (mm)
L3
240000 1070
810
Sức kháng của từng bộ phận của tổ hợp thanh lan can cầu phải được xác
định theo quy định trong các Điều 13.7.3.4.1 (lan can bê tông) và 13.7.3.4.2 (lan can
dạng cột và dầm).
Mức độ thiết kế

Sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ và thanh lan can phải lấy theo các sức
kháng nhỏ hơn được xác định theo hai phương thức phá hoại được thể hiện trong
các Hình 2.5 và 2.6


Trường hợp va tại giữa nhịp lan can:
R  Rw  RR

Y

R R HR  R W H W
R

Trong đó: RR = sức kháng cực hạng của thanh lan can trên 1 nhịp.


Chương 2 Kiểm toán lan can

-22-

RW = khả năng cực hạn của tường theo quy định ở điều 13.7.3.4.1.
HW = chiều cao tường chắn
HR = chiều cao thanh lan can

Hình 2.5 Lực va tại giữa nhịp thanh lan can


Lực va tại cột
R  Pp  R 'R  R 'w
Y

Pp H R  R 'R H R  R 'W H W

R 'W 

R

R w H w  Pp H R

Hw

Trong đó: R’R = sức kháng cực hạng của thanh lan can theo hướng ngang của thanh
lan can theo hai nhịp.
R’W = khả năng chịu lực của tường, bị giảm do phải chịu tải trọng cột và
lan can.
Pp = Sức kháng cực hạn theo hướng ngang của cột


Chương 2 Kiểm toán lan can

-23-

Hình 2.6 Lực va tại cột

2.4.1.2 Sức kháng của tường phòng hộ bêtông
Có thể dùng phân tích đường chảy và thiết kế cường độ đối với các rào chắn
và tường phòng hộ bằng bê tông cốt thép và bê tông dự ứng lực.
Sức kháng danh định của lan can đối với tải trọng ngang Rw có thể được xác
định bằng phương pháp đường chảy như sau:

 Đối với va xô trong 1 phần đoạn tường:



 Đối với các va chạm tại đẩu tường hoặc các mối nối:



L

�L � H .  M b  M w .H 
Lc  t  � t �
2
Mc
�2 �



� 2
�
�
M c .L2c �
Rw  �
M b  M wH 
�
�
�
H �
�
�2 Lc  Lt �

2

Rw – sức kháng của gờ chắn;
Lt – chiều dài phân bố của lực theo hướng dọc;
Lc – Chiều dài tường tới hạn, trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy (mm);
Mb – sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với Mw tại đỉnh tường (Mb =
0);
Hw – chiều cao của tường bê tông;
Mc = sức kháng uốn của tường theo cốt thép đai(N-mm/mm)

Chương 2 Kiểm toán lan can

-24-

Mw = Sức kháng uốn của tường theo trục thẳng đứng ( thép ngang) (N-mm/mm)

2.4.1.3 Xác định Mw & Mc theo sơ đồ khớp dẻo (Phân tích đường
chảy)

Hình 2.7 Cơ chế tường chảy.
Để đơn giản và thiên về an toàn, bỏ qua sức kháng va của phần lan can kim loại
(chỉ xét sức kháng của tường phòng hộ bêtông).

2.4.2 Kiểm toán sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan
can kim loại
2.4.2.1 Tính toán sức kháng uốn của TƯỜNG BÊ TÔNG
Do “phần tường BTCT” có kích thước thay đổi, nó sẽ được chia thành nhiều phân
đoạn:

Hình 2.8 Phân chia các đoạn lan can
2.4.2.1.1 Sức kháng uốn của tường theo cốt thép ngang, Mw
 Hệ số sức kháng ở TTGHĐB =0.9 (đối với cấu kiện betong cốt thép chịu kéo
uốn TCN 5.5.4.2).


Chương 2 Kiểm toán lan can

a

-25-

As f y
0.85 f c'b

a
 M ni   As f y (d e  )
2

Bảng 2.2 .Tính Mw
Phân
đoạn

b=Hi
(mm)

As
(mm2)

de
(mm)

a
(mm)

M
(N.mm)

1

310
307.876
231
17.526
25863302
2
250
153.938
331
10.866
18944275
3
250
153.938
431
10.866
24763133
Hw
810
Mw.Hw
69570709
Trong đó de: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép ngoài vùng bê tong
chịu nén. ( 231= 300- (50+ 12+ 14/2 )).
Ta có Mw.H=Mni= 69570709 N.mm
2.2.4.2

Sức kháng uốn của tường theo cốt thép đai,Mc.

 Hệ số sức kháng ở TTGHĐB =0.9 (đối với cấu kiện betong cốt thép chịu kéo
uốn TCN 5.5.4.2).

a

As f y
0.85 f c'b
a
)
2
�( M ci H wi )

M ci   As f y ( d e 
Mc 


Hw

 Chọn khoảng cách giữa các cốt đai là 200mm.
 b=1mm bề rộng tính toán của lan can khi tính Mc.

Hình 2.9 Cắt dải lan can 1mm tính Mc