Đồ án tốt nghiệp cầu thiết kế cầu dầm i BTCT dự ứng lực kéo sau 1 nhịp chiều dài nhịp 33m

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Bước vào thời kỳ đổi mới đất nước ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất
hạ tầng kỹ thuật.Giao thông vận tải là một nghành được quan tâm đầu tư nhiều vì đây là
huyết mạch của nền kinh tế đất nước, là nền tảng tạo điều kiện cho các nghành khác phát
triển. Thực tế cho thấy hiện nay lĩnh vực này rất cần những kỹ sư có trình độ chuyên môn
vững chắc để có thể nắm bắt và cập nhật được những công nghệ tiên tiến hiện đại của thế
giới để có thể xây dựng nên những công trình cầu mới, hiện đại, có chất lượng và tính thẩm
mỹ cao góp phần vào công cuộc xây dựng đất nước trong thời đại mở cửa.
Sau thời gian học tập tại trường ĐH Công nghệ GTVT bằng sự nỗ lực của bản thân
cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐH Công nghệ GTVT nói
chung và các thầy cố trong Khoa Công trình nói riêng em đã tích luỹ được nhiều kiến thức
bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ sư tương lai.
Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 2 năm học tập và tìm hiểu kiến thức
tại trường, đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh
viên. Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô
giáo trong bộ môn Cầu – Hầm .
Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệm
thực tế còn hạn chế, nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhứng thiếu sót.
Em xin kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ án
cũng như kiến thức chuyên môn của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

Sinh viên thực hiện

1

năm 2018


Đồ án tốt nghiệp
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………..
Hà Nội, ngày

tháng năm 2018

Giáo Viên

2

Đồ án tốt nghiệp
Nhận xét của giáo viên đọc duyệt:

………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…
Hà Nội, ngày

tháng năm 2018

Giáo Viên

TS. NGUYỄN VĂN TUẤN

3


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
MỤC LỤC.....................................................................................................................1
PHẦN I.......................................................................................................................... 7
LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH.........................................................................7
CHƯƠNG I.................................................................................................................... 8
GIỚI THIỆU CHUNG...................................................................................................8
1.1.Sự cần thiết phải đầu tư và xây dựng cầu Bắc Mục..........................................8
1.2. Điều kiện địa hình:............................................................................................8
1.3 . Điều kiện địa chất:............................................................................................9
1.4. Điều kiện khí hậu - thuỷ văn:...........................................................................9
1.4.1 . Điều kiện khí hậu:......................................................................................9
1.4.2. Điều kiện thuỷ văn:.....................................................................................9
1.5. Điều kiện kinh tế xã hội:...................................................................................9
1.6. Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư:................................................10
1.7. Điều kiện cung ứng vật liệu:...........................................................................10
1.8. Các nguyên tắc chọn phương án cầu..............................................................11
1.9. Nhiệm vụ thiết kế.............................................................................................11
1.10. Đề xuất các phương án vượt sông:................................................................11
1.10.1 - Phương án 1:..........................................................................................11
1.10.2- Phương án 2:...........................................................................................12
CHƯƠNG II................................................................................................................13
THIẾT KẾ CƠ SỞ.......................................................................................................13
2.1. Giải pháp thiết kế.............................................................................................13

2.1.2. Kết cấu các hạng mục................................................................................13
2.2. Thiết kế sơ bộ kết cấu nhịp..............................................................................14
2.2.1. Các số liệu ban đầu....................................................................................14
2.2.2 Các đặc trưng vật liệu.................................................................................14
2.2.3. Chọn sơ bộ kết cấu nhịp............................................................................15
2.3. Thiết kế sơ bộ mố, trụ cầu:..............................................................................18
2.3.1. Tính toán sơ bộ mố cầu.............................................................................18
2.4. Biện pháp thi công chỉ đạo phương án I........................................................20
2.4.1. Thi công mố cầu........................................................................................20
2.4.2. Thi công kết cấu nhịp................................................................................21
2.5. Dự toán thiết kế phương án I.........................................................................22
2.5.1. Tổng hợp vật tư.........................................................................................22
2.5.2.Tổng mức đầu tư........................................................................................25
CHƯƠNG III...............................................................................................................27
4


Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phương án sơ bộ II.........................................................................................27
3.1. Giới thiệu chung về phương án.......................................................................27
3.1.2. Tiêu chuẩn kỹ thuật...................................................................................27
3.1.3. Kết cấu phần trên.......................................................................................27
3.1.4. Kết cấu phần dưới.....................................................................................27
3.2. Thiết kế sơ bộ kết cấu nhịp.............................................................................28
3.2.1. Các số liệu ban đầu....................................................................................28
3.2.2. Các đặc trưng vật liệu................................................................................28
3.2.3. Chọn sơ bộ kết cấu nhịp............................................................................29
3.2.2. Các đặc trưng vật liệu................................................................................31
3.2.3. Chọn sơ bộ kết cấu nhịp............................................................................32
3.3. Thiết kế sơ bộ mố, trụ cầu...............................................................................33

3.3.1. Tính toán sơ bộ mố cầu.............................................................................33
3.4. Biện pháp thi công chỉ đạo phương án II.......................................................35
3.4.1. Thi công mố cầu........................................................................................35
3.3. Thiết kế sơ bộ mố, trụ cầu...............................................................................36
3.3.1. Tính toán sơ bộ mố cầu.............................................................................36
3.4. Biện pháp thi công chỉ đạo phương án II.......................................................38
3.4.1. Thi công mố cầu........................................................................................38
3.4.2. Thi công kết cấu nhịp................................................................................39
3.5. Dự toán thiết kế phương án 2..........................................................................40
3.5.1. Tổng hợp vật tư.........................................................................................40
3.5.2.Tổng mức đầu tư........................................................................................43
CHƯƠNG IV............................................................................................................... 45
SO SÁNH VÀ KIẾN NGHỊ PHƯƠNG ÁN KĨ THUẬT.............................................45
4.1. Phương án xây dựng mới cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực...................45
4.1.1 Về ưu điểm:................................................................................................45
4.1.2 Nhược điểm:...............................................................................................45
4.2. Phương án xây dựng cầu mới bằng dầm thép liên hợp bê tông.....................46
4.2.1 Ưu điểm:.....................................................................................................46
4.2.2 Nhược điểm:...............................................................................................46
4.3. Về kinh tế........................................................................................................46
4.3.1 Cầu dầm BTCTDUL..................................................................................46
4.3.2 Cầu dầm liên hợp BTCT............................................................................46
4.4. Về kỹ thuật.......................................................................................................46
4.4.1 Cầu dần BTCTDUL tiết diện chữ I............................................................46
4.4.2 Cầu dần liên hợp BTCT tiết diện chữ T.....................................................47
5


Đồ án tốt nghiệp
4.5. Về duy tu bảo dưỡng:.......................................................................................48

4.5.1 Cầu dần BTCTDUL tiết diện chữ I...........................................................48
4.5.2 . Cầu dần liên hợp BTCT tiết diện chữ T....................................................48
4.6. Kết luận:........................................................................................................... 48
PHẦN II....................................................................................................................... 49
THIẾT KẾ KỸ THUẬT...............................................................................................49
CHƯƠNG 5................................................................................................................. 50
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM CHỦ..........................................................................50
5.1 . Cấu tạo dầm chủ.............................................................................................50
5.1.1 Chiều dài nhịp:...........................................................................................50
5.1.2. Chiều dài nhịp tính toán............................................................................50
5.1.3. Chọn số dầm chủ:......................................................................................50
5.1.4. Khoảng cách giữa các dầm chủ:................................................................50
5.1.5 Cấu tạo dầm chủ:........................................................................................50
5.1.6.Xác định bề rộng bản cánh có hiệu.............................................................52
5.1.7. Cấu tạo dầm ngang....................................................................................53
5.1.9. Quy mô thiết kế của mặt cắt ngang cầu.....................................................54
5.2. Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ..........................................................54
5.2.1. Tĩnh tải giai đoạn I....................................................................................54
5.2.2. Xác định tĩnh tải giai đoạn II (DW)...........................................................56
5.3. Xác định hệ số phân bố ngang........................................................................57
5.3.1. Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên..............................................57
5.3.2 Tính tham số độ Bắc Mục dọc....................................................................58
5.3.3Tính hệ số phân bố cho mô men..................................................................59
5.3.4. Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men trong dầm dọc biên..................60
5.3.5. Tổng hợp hệ số phân bố ngang tại các mặt cắt.........................................61
5.3.6. Xác định hệ số phân bố ngang tính toán....................................................62
5.4. Tính toán nội lực:............................................................................................62
5.4.1. Mặt cắt tính toán........................................................................................62
5.4.2. Vẽ đường ảnh hưởng lực cắt......................................................................63
5.4.3. Xác định nội lực tại các mặt cắt.................................................................64

5.4.4. Tổng hợp nội lực.......................................................................................75
5.5. Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ .......................................................78
5.5.1. ĐTHH của mặt cắt giai đoạn I.(Tại mặt cắt giữa nhịp)..............................78
5.5.2. Tính số bó cốt thép cần bố trí....................................................................80
5.5.3. Bố trí cốt thép trên mặt cắt dầm.................................................................80
5.6. Kiểm toán sức kháng uốn của dầm theo TTGH cường độ.............................85
6


Đồ án tốt nghiệp
5.6.1. Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt..................................................85
5.6.2. Kiểm toán khả năng chịu uốn....................................................................87
5.7. ĐTHH của các mặt cắt....................................................................................88
5.7.1. ĐTHH của mặt cắt giai đoạn I...................................................................88
5.7.2. ĐTHH của mặt cắt giai đoạn II..................................................................90
5.7.3. ĐTHH của mặt cắt giai đoạn III................................................................92
5.8.2. Mất mát do ma sát (Theo 5.9.5.2.2b).........................................................94
5.8.3. Mất mát do thiết bị neo (Theo 5.9.5.2)......................................................96
5.8.4. Mất mát do co ngắn đàn hồi của thép (Theo 5.9.5.2.3b)............................97
5.8.5. Mất mát do co ngót (Shrinkage) (5.9.5.4.2)...............................................98
5.8.6. Mất mát do từ biến (Creep) (5.9.5.4.3)......................................................98
5.8.7. Mất mát do tự trùng của cốt thép DƯL (5.9.5.4.4)....................................99
5.9. Xác định ứng suất trong dầm bê tông do DƯL gây ra..................................100
5.9.1.Giả thiết tính toán.....................................................................................100
5.9.2. Tính ứng suất trong bêtông do DƯL gây ra.............................................100
5.10. Kiểm tra độ bền chống nứt của dầm theo điều kiện ứng suất pháp...........104
5.10.1. Giả thiết tính toán..................................................................................104
5.10.2. Kiểm toán 1 (Kiểm toán ứng suất bêtông thớ dưới trong giai đoạn khai thác)
....................................................................................................................................... 105
5.10.3. Kiểm toán 2 (Kiểm toán ứng suất bêtông thớ trên trong giai đoạn khai thác)

....................................................................................................................................... 106
5.10.4. Kiểm toán 3 (Kiểm toán ứng suất bêtông thớ trên trong giai đoạn chế tạo)
....................................................................................................................................... 108
5.10.5. Kiểm toán 4 (Kiểm toán ứng suất bêtông thớ dưới trong giai đoạn chế tạo)
....................................................................................................................................... 109
5.11. Kiểm tra đọ võng theo TTGH sử dụng. (ĐIỀU 6.10.5)...............................110
5.11.1. Nguyên tắc kiểm tra...............................................................................110
5.11.2. Công thức kiểm toán..............................................................................110
5.11.3. Xác định độ võng do hoạt tải.................................................................111
PHẦN 3...................................................................................................................... 113
THIẾT KẾ THI CÔNG..............................................................................................113
VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG........................................................................................113
CHƯƠNG VI.............................................................................................................114
THIẾT KẾ THI CÔNG..............................................................................................114
6.1.Điều kiện thi công...........................................................................................114
6.1.1 Đề xuất phương án thi công......................................................................114
6.1.2 Chọn bãi đúc dầm.....................................................................................115
7


Đồ án tốt nghiệp
6.1.3 Thiết kế thành phần bê tông dầm..............................................................116
6.1.4 Chọn máy trộn bê tong.............................................................................116
6.1.5 Thiết kế tỉ lệ phối hợp bê tông M400........................................................116
6.1.6 Tính toán thành phần bê tông (theo TCXDVN 322 – 2004).....................116
6.2.Thiết kế bãi đúc dầm.......................................................................................119
6.2.1.Tính toán ván khuôn dầm.........................................................................120
6.2.2 Yêu cầu ván khuôn...................................................................................121
6.2.3 Tính ván khuôn thành...............................................................................122
6.2.4 Tính nội lực tại trọng tâm tấm..................................................................123

6.2.5 Tính sườn tăng cường...............................................................................124
6.3.Thiết kế dầm dẫn.............................................................................................125
6.3.1 Đường lao ngang......................................................................................125
6.3.2 Cấu tạo tổ hợp dầm dẫn............................................................................126
6.3.3 Kiểm tra khả năng chịu cắt của dầm tại mặt cắt sát gối............................126
6.3.4 Kiểm tra độ võng......................................................................................127
6.4.Thiết kế giá log môn.......................................................................................128
6.4.1 Thiết kế giá long môn :.............................................................................128
6.4.2 Tính toán sức nâng...................................................................................129
6.4.3 Tính toán xà ngang : khẩu độ tính toán 7,5m............................................129
6.4.4 Tính toán cột giá long môn : chiều cao 7 m..............................................130
6.5Tính toán lực kéo, lực hãm..............................................................................130
6.5.1 Tính toán lực kéo, lực hãm khi lao dầm trên xe goòng.............................130
6.5.2 Tính toán lực kéo, lực hãm hệ dầm dẫn khi lao trên con lăn....................131
6.5.3 Kiểm tra lật khi di chuyển dầm trên xe goòng..........................................132
6.6.Thiết kế trụ tạm...............................................................................................133
6.7.Lắp và căng kéo cáp DƯL.( kéo sau).............................................................134
CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG..................................................138
7.1 Thi công bãi đúc dầm, sản xuất dầm chủ......................................................138
7.1.1 Thi công bãi đúc dầm...............................................................................138
7.1.2Công nghệ sản xuất dầm BTCT DUL.......................................................138
7.1.3Kiểm tra- nghiệm thu dầm BTCT dự ứng lực:...........................................143
7.2Công tác lao lắp dầm chủ................................................................................144
7.3Bố trí mặt bằng công trường...........................................................................147
7.4Công tác quản lý vật tư máy móc thiết bị........................................................148
7.5Công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường :........................................149
CHƯƠNG VIII..........................................................................................................150
LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG........................................................................................150
8

Đồ án tốt nghiệp
8.1 Thiết bị thi công..............................................................................................150
8.2 Trình tự thi công chi tiết.................................................................................151
8.3 Tổ chức khai thác...........................................................................................151
8.4 Công tác duy tu bảo dưỡng.............................................................................151
CHƯƠNG IX.............................................................................................................153
DỰ TOÁN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH..................................................................153
10.1 Căn cứ lập dự toán.......................................................................................153
10.2 Phương pháp lập dự toán.............................................................................153
10.3 Bảng chi tiết kèm theo.................................................................................153

9


Đồ án tốt nghiệp

PHẦN I
LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH



10


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.Sự cần thiết phải đầu tư và xây dựng cầu Bắc Mục



Đây là tuyến đường giao thông huyết mạch Cầu Bắc Mục bắc qua suối Bắc Mục
thuộc địa phận thị trấn Hàm Yên – tỉnh Tuyên Quang. Tuy nhiên, do thời gian xây
dựng quá lâu, cầu này đã xuống cấp và không đáp ứng được nhu cầu vận tải. Vì vậy,
cần phải xây dựng cầu mới thay thế.



Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông giữa các vùng miền ngày càng cao
của đất nước. Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế phát triển và người
dân hai xã giao lưu với nhau được thuận lợi. Về kinh tế: phục vụ vận tải hàng hóa,
hành khách, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa các xã, là tuyến đường quan trọng,
trong đó các vùng kinh tế trong. Cầu Bắc Mục là mạng lưới giao thông quan trọng
của đất nước. Nó là tuyến đường giao khu vực.



Do tầm quan trọng như trên, nên cần thiết phải xây dựng cầu mới và là vấn đề
chiến lược để phát triển kinh tế của đất nước nói chung và khu vực nói riêng, nằm
trong quy hoạch mạng lưới giao thông quốc gia.



Xuất phát từ thực tế đó, em được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án: “Thiết kế và xây
dựng cầu Bắc Mục. Đây là cơ hội tốt để em củng cố, chao dồi kiến thức lý thuyết
thiết kế cầu, thực hành năng lực chuyên môn, biến kiến thức lý thuyết thành năng lực
thực tế, giúp em làm quen với công việc thiết kế, đảm bảo yêu cầu trong kế hoạch
đào tạo của trường, phục vụ thiết thực cho công việc thiết kế sau này”.

1.2. Điều kiện địa hình:


Chia cắt mạnh, có nhiều núi cao xen kẽ các thung lũng hẹp ven sông ,suối và lẫn
lũng núi đá vôi. Độ cao trung bình 200-500m, độ dốc trung bình 25-300. Dạng địa
hình núi đất là phổ biến, chiếm trên 42% diện tích, dạng địa hình núi đá chiếm
khoảng 10,7%, các dải thung lũng chiếm 4%.

11


Đồ án tốt nghiệp


Khu vực cầu phần lớn có địa hình tương đối bằng và thấp. Đây là hạ nguồn suối nên
vận tốc nước nhỏ, ít xói lỡ. Mặt cắt ngang khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc
bố trí kết cấu nhịp.

12


Đồ án tốt nghiệp
1.3 . Điều kiện địa chất:
 Điều kiện địa chất trong vùng có nhiều tầng lớp khác nhau phụ thuộc vào độ cao
nhưng trong vùng thiết kế địa chất cơ bản có 5 lớp như sau:
 1- Lớp (2): Đất phủ hữu cơ thành phần là sét pha màu nâu đen lẫn vật chất hữu cơ kết cấu
kém chặt hoặc đất san ủi đường cũ thành phần là dăm sạn mảnh vụn kết cấu kém chặt - đất
cấp II, lớp có diện phân bố bên bờ đầu tuyến nằm ngay trên bề mặt địa hình tự nhiên, đây
là lớp không đồng nhất kém ổn định cần có biện pháp xử lý trong quá trình thi công.
 Tại LK1 lớp có chiều dày 2m, thí nghiệm SPT bước thiết kế cơ sở cho giá trị N30 = 12 ,

tương ứng sức chịu tải R = 1-2KG/cm2.
 Diện phân bố của lớp được thể hiện trên trắc dọc, trắc ngang địa chất khu vực xây dựng
công trình.
 2- Lớp (3): Đất tàn tích, sườn tích thành phần là sét, sét pha màu nâu, nâu đỏ, vàng nhạt
trạng thái nửa Bắc Mục -:- dẻo Bắc Mục lẫn sỏi sạn, hoặc cát pha lẫn sạn sỏi kết cấu chặt
vừa -:- kém chặt, Lớp này thường nằm ngay dưới lớp (1b), (2) hoặc nằm ngay trên bề mặt
địa hình, có diện phân bố rộng, khi còn ở trạng thái tự nhiên và không bị ngấm nước chúng
khá ổn định nhưng khi bị phá vỡ kết cấu tự nhiên chúng trở nên thiếu ổn định xốp nhẹ liên
kết kém.
 Tại LK2 bước thiết kế cơ sở lớp có chiều dày 4m ở độ sâu 0 - 4m và 16 – 20m , thí nghiệm
SPT cho giá trị N30 = 18- 22, tương ứng sức chịu tải R = 2- 4KG/cm2.
 Diện phân bố của lớp được thể hiện trên trắc dọc, trắc ngang địa chất vị trí xây dựng công
trình.
 3- Lớp (4c): Lớp bồi tích, lũ tích thành phần là cuội sỏi đá tảng lẫn cát sét, lớp nằm ngay
trên bề mặt địa hình tự nhiên phân bố thuộc phạm vi lòng suối và bờ bên đầu tuyến - đất
cấp IV.
 Tại LKT1 lớp có chiều dày 3.0m, Tại LKT3 lớp có chiều dày 6.8m, thí nghiệm SPT cho
giá trị N30 = 39 -:- >50, tương ứng sức chịu tải R > 4KG/cm2.
 Diện phân bố của lớp được thể hiện trên trắc dọc, trắc ngang địa chất vị trí xây dựng công
trình.
 4- Lớp (4) : Lớp sét pha màu nâu đỏ lẫn dăm sạn mảnh vụn và đá tảng phong hóa sót
hoặc đất dăm sạn mảnh vụn phong hoá Bắc Mục (đá phong hoá vỡ vụn) - đất cấp IV. Tại
LK2 bước thiết kế cơ sở gặp ở độ sâu từ 4m -:- 16m và từ 20-22m.
 Tại LKT1 lớp có chiều dày 1.0m, Tại LKT3 lớp có chiều dày 1.0m, thí nghiệm SPT cho
giá trị N30 >50, tương ứng sức chịu tải R > 4KG/cm2.
13


Đồ án tốt nghiệp
 Diện phân bố của lớp được thể hiện trên trắc dọc, trắc ngang địa chất vị trí xây dựng công

trình.
 5- Lớp IV: Thành phần là đá mácma màu xám xanh mức độ phong hoá nứt nẻ mạnh – rất
mạnh, quan hệ địa tầng nằm dưới lớp (4), (4c).
1.4. Điều kiện khí hậu - thuỷ văn:
1.4.1 . Điều kiện khí hậu:


Khu vực xây dựng cầu thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanh
năm khoảng 25oC. Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 35 oC lượng mưa trung
bình từ 1.155-1.600mm, độ ẩm không khí bình quân 82-84%. Giai đọan từ tháng 2
tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công cầu.

1.4.2. Điều kiện thuỷ văn:
Các số liệu thuỷ văn :
H1%(m)

Q1%(m3/s)

V1%(m/s)

Lo(m)

33.50

150.7

2.60

30.70

1.5. Điều kiện kinh tế xã hội:


Cầu được xây dựng trong vùng mà đất đỏ vàng trên đá sét chiếm 42% diện tích tự
nhiên, đất đỏ vàng trên đá macma axít (Fa) chiếm 28%, đất vàng nhạt trên đá cát (F4)
chiếm 3,4% đất phù sa, đất phù sa sông, suối (Py) chiếm 1,2%; đất dốc tụ (D) chiếm
1,3%; còn lại là đất nâu đỏ trên đá vôi, đất vàng biến đổi do trồng lúa, sông suối, núi
đá…theo số liệu thống kê đất đai năm 2000, diện tích tự nhiên của Tràng Định là
99.523 ha. Trong đó diện tích đất nông nghiệp là: 5.921,47 ha, chiếm 5,95% tổng diện
tích tự nhiên, diện tích đất lâm nghiệp chiếm 37.780 ha chiếm 37,96%, diện tích đất
chuyên dùng; 597,81 ha chiếm 0,6% tổng diện tích tự nhiên, diện tích đất ở 569,02 ha
chiếm 0,57%, diện tích đất chưa sử dụng: 54.655ha chiếm 54,92% tổng diện tích tự
nhiên đất. Trong những năm gần đây tình hình kinh tế, văn hoá xã hội có nhiều chuyển
biến tích cực, trong đó chuyển biến về kinh tế song song với việc phát triển nông
nghiệp huyện đang tích cực triển khai các dự án về công nghiệp chế biến nông sản và
phát triễn lâm nghiệp. Cho nên khi cầu được xây dựng xong và đưa vào khai thác sẽ
giúp cho kinh tế phát triển thuận lợi, đời sống đi lại nhân dân được cải thiện đáng kể,
chất lượng cuộc sống được nâng cao.
14


Đồ án tốt nghiệp
1.6. Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư:


Đây là tuyến đường giao thông huyết mạch nối liền hai huyện, do đó việc xây dựng
tuyến có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với chiến lược phát triễn kinh tế xã hội và cải
thiện đời sống nhân dân. Trước đây việc đi lại hết sức khó khăn do tuyến đường cũ
không đủ quy mô và bị xuống cấp nghiêm trọng. Khi dự án được hình thành sẽ đem lại
những hiệu quả kinh tế xã hội to lớn, việc vận chuyển hàng hoá và giao thông đi lại

thuận tiện hơn.



Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triễn kinh tế, văn hoá, xã hội cũng như việc phát triễn
giao thông vận tải ở hiện tại và tương lai, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của việc lưu
thông và vận chuyển hàng hoá. Vì vậy việc đầu tư xây dựng cầu để thông tuyến là việc
làm cần thiết.

1.7. Điều kiện cung ứng vật liệu:


Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn: Có thể dùng vật liệu địa phương. Vật liệu cát, sỏi sạn ở
đây có chất lượng tốt đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu.



Vật liệu thép: Sử dụng các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép
Thái Nguyên, Biên Hoà hoặc các loại thép liên doanh như:Việt_Nhật, Việt _Uc.



Xi măng: 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 vây, vấn đề cung cấp xi măng cho các công
trình xây dựng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu
công trình đặt ra.



Năng lực và máy móc thi công: Công ty đấu thầu có đầy đủ phương tiện và thiết bị

phục vụ thi công, đội ngũ công nhân và kỹ sư chuyên môn cao và dày dạn kinh nghiệm
trong vấn đề thiết kế và xây dựng, hoàn toàn có thể đưa công trình vào khai thác đúng
tiến độ.

15


Đồ án tốt nghiệp
1.8. Các nguyên tắc chọn phương án cầu.
 Việc lựa chọn phương án xây dựng cầu dựa trên 3 nguyên tắc cơ bản sau:
 Đảm bảo về mặt kinh tế, vốn đầu tư nhỏ và hoàn vốn nhanh.
 Đảm bảo về mặt kỹ thuật, đủ khả năng chịu lực theo thiết kế đảm bảo ổn định và
tuổi thọ cao.
 Đảm bảo về mặt mỹ quan, hoà cùng với cảnh quan xung quanh tạo dáng đẹp.
 Dựa trên các nguyên tắc đó ta đi vào phân tích những yếu tố cần chú ý:


Phương án lập ra phải dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn và sông có thông
thuyền.



Cố gắng sử dụng định hình sẵn có để thi công cơ giới hoá, thuận tiện cho việc thi
công và giảm giá thành chế tạo theo định hình.



Tận dụng vật liệu có sẵn ở địa phương.



áp dụng các điều kiện và phương pháp thi công tiên tiến.

1.9. Nhiệm vụ thiết kế.
 Cầu được thiết kế vĩnh cửu, với những tiêu chuẩn kỹ thuật sau:
 Tiêu chuẩn kỹ thuật
 Khổ cầu:

G = 7.5 + 2x0.5m

 Quy trình thiết kế: 22 TCN 272-05 của Bộ GTVT.
 Tải trọng thiết kế.


Hoạt tải HL93



Người 3 kN/m2

1.10. Đề xuất các phương án vượt sông:
 Dựa vào mặt cắt ngang sông, khẩu độ cầu cũng như sông ta đề xuất các phương án
vượt sông sau:
1.10.1 - Phương án 1:
Kết cấu gồm 1 nhịp cầu dầm I bê tông cốt thép DƯL được chế tạo ở bãi đúc dầm đầu
cầu phía mố M1 và bản mặt cầu đổ tại chỗ .
 Kết cấu nhịp: Cầu dầm BTCT DƯL (dầm I)
16

Đồ án tốt nghiệp
o Mặt cắt ngang có 4 dầm chữ I, khoảng cách giữa các dầm là 2200mm
 Kết cấu mố trụ:
Mố cầu
+ Mố chữ U BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D=1,0m
1.10.2- Phương án 2:
 Kết cấu gồm 1 nhịp cầu dầm thép liên hợp BTCT được chế tạo ở bãi đúc dầm đầu cầu
phía mố M1 và bản mặt cầu đổ tại chỗ .
 Kết cấu nhịp: Cầu dầm lien hợp BTCT
o

Mặt cắt ngang có 4 dầm thép I, khoảng cách giữa các dầm là 2200mm được liên
kết với nhau bằng hệ thống dầm ngang, liên kết dọc, liên kết ngang, neo và bản
mặt cầu

 Kết cấu mố trụ:
Mố cầu
+ Mố chữ U BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D=1,0m

17


ỏn tt nghip

CHNG II
THIT K C S
Phng ỏn s b I: Cu dm I BTCT DL L = 33m
2.1. Gii phỏp thit k
30700

đi quốc l ộ 2c

1/2 Mặt chính cầu
Tỷlệ1:300

Cọc đ
ầu cầu
38.423

6675

50

đi ubnd huyện

1/2 mặt cắt dọc cầu
Tỷlệ1:300

Chiều dài cầu Lc=46450
33000/2

33000/2
38.494

38.423

6675
38.455

Kết cấu mặ

t cầu

Kết cấu mặ
t đờng

Cao đ
ộ đờng hiện tại

406

Cao đ
ộ đờng hiện tại

Cọc cuối cầu
50

Đất san đ
ắ
p màu xámvàng, đ
ộ chặ
t ch a tốt +36.370

1:1
.25

+36.310

+36.310

8632

+36.460 Đất san đ
ắ
p màu xámvàng, đ
ộ chặ
t ch a tốt

1500

+30.460

Đất sét màu nâ
uđ
ỏ, xámvàng lẫn ítdămsạn
Trạng thái cứng vừa đ
ến cứng

Đắ
pđ
ất lòng mố và tứ nón
S=52.53m3

MNCN: +33.500
+31.310
+29.310

+29.822

+29.822

+28.322

+28.322

+31.310

.25
1:1

Đất sét màu nâ
uđ
ỏ, xámvàng lẫn ítdămsạn
Trạng thái cứng vừa đ
ến cứng

+29.310
+28.270
5500

5500

6 cọc khoan nhồi
D=1000mm; Ldk=6m

Đất cát, sét màu xámnâ
u, xámghi lẫn ítdămsạn
Trạng thái dẻ o mềm
6 cọc khoan nhồi
D=1000mm; Ldk=11m

+23.310

Đá vôi biến chất, trong đ
á có chứa nhiều thạch anh
Đá rất cứng chắ
c
+22.270

+20.460

Mố M1
+18.310
Đá vôi biến chất, trong đ
á có chứa nhiều thạch anh
Đá rất cứng chắ
c

Mố M0

+14.260

2.1.2. Kt cu cỏc hng mc.
Kt cu phn trờn.
Cu gm 4 nhp gin n bng bờ tụng ct thộp d ng lc L=33m.
Mt ct ngang gm 4 dm I BTCT DL, vi chiu cao dm h = 1,650 m, khong
cỏch gia cỏc dm S = 2,2 m.
dc dc cu: 0%; dc ngang cu 2%.
Chiu di ton cu Lc = 46.45m.
mặt c ắt ng ang
t ỷ l ệ: 1/100

8500
500

500

7500

Bê tông Asphalt dày 70mm
Lớ p phòng dạ ng phun10mm
Bản mặt cầu BTCT 30MPa, dày 200mm
400

Bản ván khuôn (Panel) dày 8cm

2%

1650

2%

950

3x2200=6600

18

950


Đồ án tốt nghiệp

 Kết cấu phần dưới.
Mố cầu
+ Mố chữ U BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D=1,0m
 Khe co gián bằng thép .
 Gối cầu cao su cốt bản thép.
 Lớp mặt cầu gồm :
+ Bê tông Asphalt dày 70 mm.
+ Lớp phòng nước dạng phun 5mm.
+ BTCT 30Mpa dày 200mm
2.2. Thiết kế sơ bộ kết cấu nhịp
2.2.1. Các số liệu ban đầu..
- Khổ cầu:

: 7.5+0,5x2 =8,5 m.

- Tiêu chuẩn thiết kế

: 22 TCN 272 - 05.

- Chiều dài nhịp

: Lnh = 33 m.

- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối : a = 0,4 m.
- Chiều dài nhịp tính toán

: Ltt = Lnh - 2a = 32,20 m.

- Khổ thông thuyền

: không có thông thuyền,có cây cối trôi

- Tải trọng thiết kế

: HL93.

 Tổ hợp HL93K: Tổ hợp của xe tải thiết kế (Truck)+Tải trọng làn (Lane).
 Tổ hợp HL93M: Tổ hợp của xe 2 trục thiết kế (Tandem)+ Tải trọng làn.
- Tải trọng người đi bộ

: 3 kN/m2.

- Dạng kết cấu nhịp

: Cầu dầm giản đơn.

- Dạng mặt cắt

: Chữ I

- Vật liệu kết cấu

: BTCT dự ứng lực.

- Công nghệ chế tạo

: Căng sau

- Loại cốt thép DƯL

: Tao 12,7 mm.

- Cốt thường

: Tự chọn.

- Neo

: Tự chọn.

2.2.2 Các đặc trưng vật liệu.
 Bê tông dầm chủ:
19


Đồ án tốt nghiệp
- Tỷ trọng của bê tông:

 c = 2500 kg/m3.

- Cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày:

f’c = 40 MPa.

- Cường độ chịu nén của bê tông khi tạo ứng suất trước: f’ci = 0,8.f’c = 32 MPa.
- Cường độ chịu kéo khi uốn:
f r 0,63 * f 'c

 fr = 3.984 MPa.

(TCN-5.4.2.6)

- Mô đun đàn hồi của bê tông được xác định theo công thức:
Ec 0,043 * c1,5 * f 'c  Ec1 = 33994,48 MPa.

(TCN-5.4.2.4-1)

 Bê tông bản mặt cầu.
 c = 2500 kg/m3.

- Tỷ trọng của bê tông:
- Cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày:
-

Mô đun đàn hồi của bê tông: Ec 0,043 * c1,5 * f 'c

f’c2 = 30 MPa.
 Ec2 = 29440,08 MPa.

 Thép cường độ cao.
- Dùng cáp 12,7 mm, một bó gồm 7 tao, tiêu chuẩn ASTM A4161M
- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn:

fpu = 1860 MPa

(TCN-5.4.4.1)

- Giới hạn chảy của cốt thép dự ứng lực: f py 0,9 f pu 1674,0 (MPa)
- Môđun đàn hồi của cáp:

Ep = 197000 MPa

(TCN-5.4.4.2)

 Cốt thép thường.
 Giới hạn chảy tối thiểu thép thanh: fy = 420 MPa.
 Mô đun đàn hồi: Es = 200000 MPa.
2.2.3. Chọn sơ bộ kết cấu nhịp.
 Lựa chọn dạng mặt cắt và kích thước mặt cắt ngang cầu.
- Chọn số dầm chủ

: Nb = 4 dầm.

- Khoảng cách giữa các dầm chủ : S = 220 cm.
- Chiều dài phần cánh hẫng

: Sk = 95 cm

- Lề người đi được phân cách với mặt đường xe chạy bằng vạch sơn rộng 20 cm.
- Bố trí dầm ngang tại các vị trí: Mặt cắt tại gối, mặt cắt L/4 và mặt cắt L/2
- Số dầm ngang trên 1 mặt cắt: ndn = Nb - 1 = 4 - 1 = 3 dầm ngang

20


ỏn tt nghip
Mt ct ngang cu
mặt c ắt ng ang
t ỷ l ệ: 1/100
8500

500

500

7500

Bê tông Asphalt dày 70mm
Lớ p phòng dạ ng phun10mm
Bản mặt cầu BTCT 30MPa, dày 200mm
400

Bản ván khuôn (Panel) dày 8cm

2%

1650

2%

3x2200=6600

950

+ Bề rộng phần xe chạy

950

: Bxe = 7,50 m.

+ Bề rộng chân lan can 2 x 0,5 m

: Blc = 1,0 m.

+ Bề rộng vạch sơn

: 0,20 m.

+ Tổng bề rộng cầu

: Bcau = 7,50 + 2x0,5 = 8,50

+ Chiều dày bản bê tông mặt cầu

: hf = 0.2m

+ Chiều cao chân lan can

: hlc = 0,50 m.

+ Chiều cao phần tay vịn

: htv = 0,60 m.

+ Độ dốc ngang cầu

: 2%

m.

Thiết kế dầm chủ.

Dầm chủ là dầm chữ I bằng bê tông cốt thép dự ứng lực.
Mặt cắt ngang dầm chủ

21


b6

h3 h4 h5 h6

h3 h4 h5 h6

b3
b4

b6

b3
b4

h 1h 2

b5 b2 b5

h 1h 2

H

Đồ án tốt nghiệp

b1

b1

22


Đồ án tốt nghiệp
 C¸c kÝch thíc dÇm chñ:
-

ChiÒu cao dÇm chñ
ChiÒu cao bÇu díi
ChiÒu cao vót díi
ChiÒu cao sên dÇm
ChiÒu cao vót trªn
ChiÒu cao gê trªn
ChiÒu cao gê trªn

H=
h1 =
h2 =
h3 =
h4 =
h5 =
h6 =

165
25
20

89
11
12
8

cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm

65

cm

- BÒ réng sên dÇm
b2 =
- BÒ réng bÇu dÇm b3 =

20
85

cm
cm

- BÒ réng gê trªn b4 =

65

cm

b5 =

22,

cm

b6 =

32,

cm

cïng
- BÒ réng bÇu dÇm b1 =
íi

trªn

cïng
- BÒ réng vót díi
- BÒ réng vót trªn

 ThiÕt kÕ dÇm ngang.
+ MÆt c¾t dÇm ngang đầu dầm và giữa dầm.

 Các kích thước dầm ngang:
+

Chiều cao dầm ngang :

hdn = 1320 mm

+

Chiều rộng dầm ngang :

bdn = 200 mm

+

KC giữa cọc dầm ngang:

8100 mm.
23


ỏn tt nghip
+

Din tớch dm ngang:

A = 2000 x 200 = 400000 mm2

+

Th tớch dm ngang:

V = A x h =400000 x10-9 =0.528 m3

2.3. Thit k s b m, tr cu:
2.3.1. Tớnh toỏn s b m cu.
Căn cứ vào phơng án cầu, điều kiện địa chất thủy văn tại vị trí
đặt mố cầu ta chọn mố ch U BTCT t trờn múng cc khoan nhi ng
kớnh D=1,0m với các kích thớc nh hình vẽ.
Cấu tạo mố cầu M1.
1/2 Mặt c ắt i-i

1/2 Mặt c ắt ii-ii

Tỷ lệ 1:150

Tỷ lệ1:150

Mặt c ắt iii-iii
Tỷ lệ1:150

II

8500

1994

1350 556
8994

6994
2400

1600

1500

2000

1769

1000

1200

3875

1306 600
3875

3250

2000

3250

1769
1000

10%

3875

200 2000

+29.310

2000

200 2000

+31.310

9550

1100
5000

2200

5000

9550

950

200

200

1994

481
2069

+36.310

I
6675

III

5000

Bê tông đổsau
+38.455
2.0%

+38.860

150

o

II
6 Cọc khoan nhồi D=1000
8500

mặt bằng mố

5500

III

I

2.4. Bin phỏp thi cụng ch o phng ỏn I.
2.4.1.Thi cụng cc khoan nhi

-

San i, to mt bng thi cụng.

-

Lp dng thit b khoan v cỏc thit b ng b.

i vi tr di nc: lp dng mỏy khoan trờn h ni v úng cc nh v, khung dn
hng,
-

nh v v trớ cc khoan nhi.

-

H ng vỏch thộp.

-

Khoan cc n cao thit k

-

V sinh lũng cc, t lng ct thộp, bờ tụng

cc theo phng phỏp rỳt ng thng ng.
2.4.2.Thi cụng m

-

Sau khi thi cụng xong cc, úng cc vỏn thộp
24


Đồ án tốt nghiệp
phần cạnh hố móng tiếp giáp với mố cầu hiện tại và phía sông.
-

Đào đất hố móng bằng máy kết hợp thủ công,

-

Đổ lớp bê tông đệm,

-

Đập đầu cọc,

-

Định vị tim bệ mố, lắp đặt đà giáo, ván khuôn, cốt

thép, văng chống,
-

Đổ bê tông bệ mố,

-

Đắp trả hố móng

-

Lắp dựng cốt thép, ván khuôn, thi công bê tông từ

đỉnh bệ trở lên (lần lượt từ thân mố, tường cánh, bệ kê gối v.v...),
2.4.3.Thi công kết cấu nhịp:

-

Các nhịp dầm được đúc tại bãi ngoài công trường

và vận chuyển về đầu cầu phía mố M1 bằng xe chuyên dụng.
-

Lắp đặt xe lao tại vị trí mố, lắp đặt hệ thống

đường goòng (tà vẹt gỗ, ray…) trên nền đường đầu cầu.
-

Đưa xe lao vào vị trí nhịp M1-M2

-

Vận chuyển dầm lên kết cấu nhịp

-

Lao dầm và sàng dầm vào vị trí thiết kế nhịp tiếp

-

Khẩn trương chống giữ ổn định cho dầm

-

Khẩn trương thi công dầm ngang, đảm bảo độ

theo

Bắc Mục ngang cho hệ dầm
-

Khi bê tông dầm ngang đạt cường độ yêu cầu, lắp

đặt nối tiếp hệ thống đường goòng (tà vẹt gỗ, ray…) lên nhịp vừa thi công.
-

Chỉ thi công Bản mặt cầu khi nhịp liền kề đã gác

xong dầm.
-

Bố trí cốt thép và đổ bê tông bản liên tục nhiệt

-

Lắp dựng ván khuôn, bố trí cốt thép và đổ bê tông

gờ lan can
-

Thi công lớp phòng nước và đổ bê tông asphalt

mặt cầu
-

Lắp đăt khe co giãn, ống thoát nước, chiếu sáng
25