GIỚI THIỆU CHUNG VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN CẦU LIÊN HỢP VÀ LIÊN TỤC BTCT

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

PHẦN I
GIỚI THIỆU CHUNG ĐỒ ÁN

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CHUNG
VỀ QUI MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT
1. Tiêu chuẩn thiết kế:
– Tiêu chuẩn thiết kế cầu : 22TCN 272-05
– Đường ô tô – yêu cầu thiết kế:TCVN 4054-2005
– Tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế của AASHTO.
– Các tiêu chuẩn liên quan khác.
2. Các thông số kỹ thuật:
2.1 Quy mô xây dựng:
Tùy theo từng phương án mà cầu có thể thiết kế vĩnh cữu bằng BTCT DUL hoặc
bằng cầu dầm thép liên hợp BTCT.
2.2 Cấp đường thiết kế:
Đường cấp IV, vận tốc thiết kế 60km/h.
2.3 Tải trọng thiết kế cầu:
Hoạt tải HL93 và người đi bộ 0.3 MPa theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05.

2.4 Khẩu độ thông truyền:
Sông cấp V nên tra theo tiêu chuẩn có khổ thông truyền cho phép là:
B x H = 25 x 3.5m
2.5 Tần suất lũ thiết kế:
Tần suất lũ thiết kế cầu: H=1%, ứng với mực nước cao nhất.

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT
1. Điều kiện địa hình, địa mạo:
Địa hình khu vực xây dựng cầu nhà khá bằng phẳng, độ chênh cao không lớn.
2. Địa chất công trình:
– Lớp 1: Bùn sét pha màu xám đen, xám xanh lẫn di tích thực vật, dày 8,1m.
– Các thông số như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên: 49,5%
+ Dung trọng tự nhiên: 16,2 kN/m³
+ Dung trọng đẩy nổi: 26,8 kN/m³
+ Lực dính: 6,9 kN/m²
+ Góc ma sát trong: 2º15’
– Lớp 2: Sét pha màu vàng xám, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng, dày 14,4m.
– Các thông số như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên: 28,1%
+ Dung trọng tự nhiên: 18,7 kN/m³

+ Dung trọng đẩy nổi: 27,2 kN m³
+ Lực dính: 17,6 kN/m²
+ Góc ma sát trong:18º21’
– Lớp 3: Sét màu nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái cứng.
– Các thông số như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên: 20,6%
+ Dung trọng tự nhiên: 19,7 kN/m³
+ Dung trọng đẩy nổi: 27,4 kN/m³
+

Lực dính: 67,1 kN/m²

+ Góc ma sát trong: 19º38’
3. Đặc điểm khí tượng thủy văn:
3.1 Khí hậu:
Cầu nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm quanh năm, có sự phân
hóa theo mùa rõ rệt: Mùa mưa và mùa khô.
3.2 Nhiệt độ:
Nhiệt độ trung bình ở vùng này đạt từ 26-270 C chênh lệch giữa tháng nóng nhất
và tháng lạnh nhất không quá 4 đến 500 C .
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

3.3 Các thông số thiết kế về thủy văn:

– Lưu lường thiết kế: Q1% = 1950 m³/s
– Mực nước cao nhất: H1% = 13.5m
– Mực nước thông thuyền: H5% = 13.0m
– Mực nước thấp nhất: H10% = 10.0m
4. Các nguyên tắc khi thiết kế cầu :
Đảm bảo về mặt kinh tế: hao phí xây dựng cầu là ít nhất, hoàn vốn nhanh và thu
lợi nhuận cao.
Đảm bảo về mặt kỹ thuật: Đảm bảo đủ khả năng chịu lực theo yêu cầu thiết kế,
đảm bảo ổn định và thời gian sử dụng lâu dài.
Đảm bảo về mặt mỹ quan: hòa cùng và tạo dáng đẹp cho cảnh quan xung quanh.
– Dựa vào ba nguyên tắc trên ta phải chú ý một số vấn đề sau:
+ Phương án thiết kế lập ra phải dựa trên điều kiện địa chất, thủy văn và khổ
thông thuyền.
+ Cố gắn tận dụng những kết cấu định hình sẵn có để công xưởng hóa và cơ
giới hóa hàng loạt nhằm giảm giá thành công trình.
+ Tận dụng vật liệu sẵn có tại địa phương.
+ Áp dụng những phương pháp thi công tiên tiến nhằm đảm bảo tiến độ và
chất lượng công trình.

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

CHƯƠNG III: CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ
A. PHƯƠNG ÁN 1: CẦU GIẢN ĐƠN BTCT DƯL CĂNG TRƯỚC

1. Tính toán cao độ và chiều dài cầu:
a) Xác định cao độ đáy dầm tại nhịp thông thuyền:
Được xác định bởi thông số chính sau:
Cao độ đáy dầm = MNTT + htt = 13.0 + 3.5 = 16.5 m
Cao độ đáy dầm = MNLN + 1m = 13.50 + 1 = 14.50 m
Với 1m là chiều cao cây trôi đối với cầu được thiết kế ở miền núi.
Suy ra ta so sánh lấy giá trị ≥ giá trị lớn nhất của 2 điều kiện trên, vậy cao độ đáy dầm
tại nhịp thông thuyền là +17.368m
b) Xác định cao độ đáy dầm tại nhịp mố:
Được xác định bởi công thức sau:
Cao độ đáy dầm = MNLN + 0.5m = 13.50 + 0.5 = 14.0m
Suy ra ta chọn cao độ đáy dầm tại mố là ≥ giá trị trên, chọn +16.46m
c) Chiều dài cầu:
L = LMNLN +20% = 136 +

20
x136 = 163.2m
100

Phân nhịp thông thuyền:
Chiều cao và chiều rộng của nhịp thông thuyền được xác định như sau:
+ Chiều cao: Được xác định nhờ vào cấp sông (với sông là sông cấp V) nên ta
có thể xác định được chiều cao dựa vào TCN 272-05, vậy hth = 3.5m
+ Chiều rộng: Được xác định nhờ vào cấp sông (với sông là sông cấp V) nên
ta có thể xác định được chiều cao dựa vào TCN 272-05, vậy B th = 25m
Chiều dài nhịp ta đưa về các kích thước định hình của dầm chế tạo sẵn, mục địch
dễ thi công lắp ráp và dễ tu bổ sau này, chọn nhịp thông thuyền Lth = 33m
Phân chia các nhịp biên:
Lcon lại = L – Lth = 163.2 – 33 = 130.2m
Số nhịp biên n =

130.2
= 3.95 nhịp
33

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

Ta chọn n = 4+1 = 5 nhịp (1 nhịp tthông thuyền và 4 nhịp biên)
Tổng chiều dài cầu sau khi chọn: Lc = nxLth + 6∆ = 5x33+6x0.05= 165.3m
2. Mặt cắt ngang cầu:
Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm I 33m, khoảng cách giữa các dầm là 2,0m, khoảng
cách phần hẫng là 1,0m. Trên mỗi nhịp dầm ngang được bố trí tại 6 mặt cắt, khoảng
cách giữa các dầm ngang 5,4m. Số lượng dầm ngang trong một nhịp là 24 dầm
ngang.
– Bề rộng tổng cộng của cầu là 10,0m,được bố trí cụ thể như sau:
+ Bề rộng phần xe chạy: 7,0m
+ Bề rộng lề đi bộ: 2 x 1,0 = 2,0m
+ Lan can: 2 x 0,5 = 1m

Hình 2: Mặt cắt ngang cầu
d) Kết cấu phần trên:
3.1 Lan can:
Lan can được cấu tạo gồm hai phần,phần gờ chân lan can được làm bằng BTCT đổ

tại chỗ và phần trên là thép mạ kẽm.Cấu tạo được thể hiện như hình vẽ:

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

Hình 3: Lan can
3.2 Lề người đi bộ:
Lề người đi bộ được bố trí cùng mức với mặt đường xe chạy.
3.3 Lớp phủ mặt cầu: Bao gồm 3 lớp:
+ Lớp bê tông nhựa dày 50mm
+ Lớp bê tông bảo vệ dày 50mm
+ Lớp phòng nước dày 4mm
3.4 Bản mặt cầu:
Bản mặt cầu đổ tại chỗ bằng BTCT thường Mác 300. Chiều dày bản 20cm.
3.5 Hệ thống thoát nước:
Thoát nước mặt cầu gồm thoát nước dọc và thoát nước ngang qua các lỗ thoát
nước đặt ở chân lan can.Ống thoát nước được cấu tạo bằng ống nhựa PVC có đường
kính 100mm bố trí cách khoảng 5m/ống dọc theo chiều daì cầu và đều hai bên.
3.6 Gối cầu:
Theo tính toán sơ bộ ta chọn gối cao su bản thép có kích thước như sau:
Dài x Rộng x Cao = 410 x 260 x 50 mm
3.7 Dầm chủ:
– Dầm I 33m
+ Công nghệ kéo trước.

+ Dạng kết cấu nhịp : Cầu dầm giản đơn.
+ Vật liệu dầm : Bê tông dự ứng lực.
+ Cường độ chịu nén khi uốn : fc’ = 50 MPa
+ Tỷ trọng bê tông: γc = 2400 Kg/m3
+ Tỷ trọng bê tông cốt thép: γrc = 2500 Kg/m3
– Lựa chọn cáp dự ứng lực: Sử dụng tao thép 7 sợi đường kính danh định 15,2mm
có độ chùng nhão thấp của hãng VSL: ASTM A416 cấp 270
+ Đường kính danh định: 15,2mm
+ Diện tích 1 tao thép: 140 mm2
+ Cường độ chịu kéo của thép ứng suất trước: fpu = 1860 Mpa.
+ Giới hạn chảy của thép ứng suất trước:
fpy = 0,9 x fpu = 0,9 x 1860 = 1674 MPa
+ Mô đun đàn hồi của tao thép: Ep = 197000 MPa

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

Hình 5: Mặt cắt ngang dầm
e) Kết cấu phần dưới:
4.1 Mố cầu:
– Chọn kích thước của mố: Sử dụng mố chân dê bê tông cốt thép đặt trên nền
móng cọc đóng kích thước 35x35 (cm) có các thông số như hình vẽ sau

Hình 6: Mặt cắt ngang mố

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

Hình 7: Mặt cắt dọc mố
+ Chiều dày bệ mố: 1,5 m
+ Chiều rộng bệ mố:2,0 m
+ Chiều dài bệ mố: 10,0 m
+ Chiều dày tường đỉnh: 0,4 m
+ Chiều cao tường đỉnh: 1,905 m
+ Chiều dài tường đỉnh: 10,0 m
+ Chiều dày tường cánh: 0,4 m
+ Chiều cao tường cánh: 3,605m
+ Chiều dài tường cánh: 4,2m
4.2 Trụ cầu.
– Chọn kích thước trụ cầu: Sử dụng trụ thân hẹp đặt trên nền cọc đóng 35x35cm
+ Chiều rộng bệ trụ: 3,6 m.
+ Chiều cao bệ trụ : 2 m.
+ Chiều dài bệ trụ : 7,8 m.
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

+ Chiều cao thân trụ : 6,5m.
+ Bề rộng thân trụ theo phương ngang cầu, không tính phần bo tròn : 4,4 m.
+ Bề rộng trụ theo phương dọc cầu :1,4 m.
+ Thân trụ phần bo tròn có R = 0,7 m.

– Kích thước phần xà mũ như trên hình vẽ:
+

Kích thước mũ trụ theo phương ngang cầu:
Amin = (n-1)a2 + a0 +2(15 ÷ 20) +2 a1

Trong đó: n là số lượng dầm chủ của kết cấu nhịp
ao = 60(cm) kích thước thước gối theo phương ngang cầu
a1 = 64,5(cm) khoảng cách từ mép đá kê gối đến mép xà mũ theo phương
ngang cầu
a2 =200(cm) khoảng cách giữa các dầm chủ
 Amin = (5-1)*200 + 60 + 11 + 129 = 1000(cm) = 10 (m) chọn A = 10(m)

+ Kích thước mũ trụ theo phương dọc cầu:
Bmin = b3 +2b2 + b0 +2(15 ÷ 20) +2b1
Trong đó: bo = 40(cm) kích thước thước gối theo phương dọc cầu
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

b1 = 30(cm) khoảng cách từ mép đá kê gối đến mép mũ mố
b3 =5(cm) khoảng cách giữa đầu dầm và tường đỉnh mố
b2 = 30(cm) khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối
 Bmin = 5 + 2*30 +40 +30 + 2*30 = 195(cm) chọn B = 2(m)

+ Chiều dày của xà mũ: Tổng chiều dày của xà mũ là 1,4(m), trong đó chiều
dày phần thẳng đứng là 0,7(m) còn phần vát là 0,7(m).
B. PHƯƠNG ÁN 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT
1. Bố trí chung cầu:
– Cầu gồm 6 nhịp, mỗi nhịp gồm 6 dầm thép liên hợp dài 33m, khoảng cách giữa
các dầm bằng 1,6m
– Chiều dài toàn cầu: 165,3m.
2. Mặt cắt ngang cầu:
Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm thép liên hợp dài 33m, khoảng cách giữa các dầm là
2m. Trên mỗi nhịp dầm ngang được bố trí tại 6 mặt cắt bằng các thanh thép liên kết
với nhau bằng bu lông,khoảng cách giữa các dầm ngang 5,4m.
+ Bề rộng phần xe chạy: 7,0m
+ Bề rộng lề đi bộ: 2 x 1,0 = 2m
+ Lan can: 2 x 0,5 = 1m

Hình 8: Mặt cắt ngang dầm thép
3. Kết cấu phần trên:
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 15

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

3.1 Lan can:

Lan can được cấu tạo gồm hai phần, phần gờ chân lan can được làm bằng BTCT
đổ tại chỗ và phần trên là thép mạ kẽm. Cấu tạo được thể hiện như hình vẽ:
3.2 Lề người đi bộ:
Lề người đi bộ được bố trí cùng mức với mặt đường xe chạy.
3.3 Lớp phủ mặt cầu: Bao gồm 3 lớp:
+ Lớp bê tông nhựa dày 50mm.
+ Lớp bê tông bảo vệ dày 50mm.
+ Lớp phòng nước dày 4mm.
3.4 Bản mặt cầu:
Bản mặt cầu đổ tại chỗ bằng BTCT thường Mác 300.Chiều dày bản 20cm
3.5 Hệ thống thoát nước:
Thoát nước mặt cầu gồm thoát nước dọc và thoát nước ngang qua các lỗ thoát
nước đặt ở chân lan can. Ống thoát nước được cấu tạo bằng ống nhựa PVC có đường
kính 100mm bố trí cách khoảng 5m/ống dọc theo chiều daì cầu và đều hai bên.
3.6 Dầm chủ:
Dầm I 28m
- Dầm thép liên hợp
- Dạng kết cấu nhịp : Cầu dầm giản đơn
- Vật liệu dầm: thép

Hình 8: Mặt cắt dầm thép

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

4. Kết cấu phần dưới:
4.1 Mố cầu:
– Chọn kích thước của mố: Sử dụng mố chân dê bê tông cốt thép đặt trên nền
móng cọc đóng kích thước 35x35 (cm) có các thông số như hình vẽ sau

Hình 6: Mặt cắt ngang mố

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

Hình 7: Mặt cắt dọc mố

+ Chiều dày bệ mố: 1,5 m
+ Chiều rộng bệ mố:2,0 m
+ Chiều dài bệ mố: 10,0 m
+ Chiều dày tường đỉnh: 0,4 m
+ Chiều cao tường đỉnh: 1,905 m

+ Chiều dài tường đỉnh: 10,0 m
+ Chiều dày tường cánh: 0,4 m
+ Chiều cao tường cánh: 3,605m
+ Chiều dài tường cánh: 4,2m
4.2 Trụ cầu.
– Chọn kích thước trụ cầu: Sử dụng trụ thân hẹp đặt trên nền cọc đóng 40x40cm
+ Chiều rộng bệ trụ: 3,6 m.
+ Chiều cao bệ trụ : 2 m.
SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Quốc Hùng

+ Chiều dài bệ trụ : 7,8 m.
+ Chiều cao thân trụ : 6,5m.
+ Bề rộng thân trụ theo phương ngang cầu, không tính phần bo tròn : 4,4 m.
+ Bề rộng trụ theo phương dọc cầu :1,4 m.
+ Thân trụ phần bo tròn có R = 0,7 m.

– Kích thước phần xà mũ như trên hình vẽ

SVTH: Ngô Quốc Bảo

Trang 19