Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT-THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG C4 nằm trên tuyến đường Quốc lộ 14E bắt qua sông Trường Giang ở tỉnh QUẢNGNAM

Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

PHẦN I
THIẾT KẾ SƠ BỘ


SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 1


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

Chương 1.
GIỚI THIỆU CHUNG
Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG
1.1.Vị trí khu vực xây dựng cầu - Mục đích, ý nghĩa, nhiệm vụ thiết kế:
1.1.1 Vị trí khu vực xây dựng cầu:
- Cầu C4 nằm trên tuyến đường Quốc lộ 14E bắt qua sông Trường Giang ở tỉnh QUẢNG
NAM.
1.1.2. Mục đích, ý nghĩa của công trình cầu:
Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công trình này
bởi vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và thuyền, do đó khi công
trình này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho việc giao thương giữa các vùng ở
hai bên bờ sông ,điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông, trao đổi buôn bán, giao

lưu văn hóa... giữa các vùng của địa phương. Từ đó sẽ phát triển được ngành dịch vụ du
lịch của địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế, văn hóa của người dân địa
phương nói chung.
1.1.3. Nhiệm vụ thiết kế:
1.1.3.1. Địa hình: Sông C4 nằm ở vùng đồng bằng duyên hải.
1.1.3.2. Địa chất: Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:
Lớp bùn có độ sệt B=1.0.
Lớp Á sét có độ sệt B=0.4
LớpÁ cát có độ sệt B=0.3
1.1.3.3. Thuỷ văn:
Mực nước cao nhất :
+10,5 m.
Mực nước thông thuyền: +5,0 m.
Mực nước thấp nhất:
+2,2 m.
Mực nước thi công :
+3,2m.
1.1.3.4. Khí hậu - Thời tiết:
Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Lượng mưa thường tập trung từ
tháng 10 năm này đến tháng 1 năm sau.
Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Bắc vào những tháng mưa.
Độ ẩm không khí khá cao (vì nằm ở vùng gần cửa biển ).
1.1.3.5. Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:
Qui mô xây dựng
: Vĩnh cửu.
Tần suất lũ thiết kế
: P =4%.
Tải trọng thiết kế
: Hoạt tải 0.65HL-93 và đoàn người 3,4KN/m2.
Khẩu độ cầu

: Lo = 160 m.
SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 2


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

Khổ cầu
: B=k+2T = 8 + 2x1,5m.
Cấp sông
: Cấp IV.
1.2. Các điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cầu:
1.2.1. Điều kiện địa hình :
Mặt cắt dọc sông đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp đối xứng.
Sông cấp IV, chiều rộng khổ gầm cầu 30 m và khẩu độ cầu L 0=160 m nên chọn những
giải pháp kết cấu phù hợp với điều kiện thi công.
1.2.2. Điều kiện địa chất:
Địa chất lòng sông chia làm 3 lớp rõ rệch :
Lớp bùn có độ sệt B=1,0
Lớp Á sét có độ sệt B=0.4
Lớp Ácát có độ sệt B=0.3
Nhận xét:
Nói chung với địa chất lòng sông lòng sông như vậy ta thấy rất thuận lợi cho việc
thi công ma sát, tuy giá thành củng như việc thi công cọc khoan nhồi đắt tiền và phức tạp
hơn nhiều so với cọc đóng, nhưng khi dùng cọc khoan nhồi thì sẽ giảm bớt số lượng cọc

và khả năng chịu tải lớn hơn so với cọc đóng,nhưng chi phí tốn kém. do đó phương án
cầu liên tục tải trọng lớn ta sử dụng cọc khoan nhồi còn 2 phương án còn lai ta sử dụng
cọc đóng.
1.2.3. Điều kiện khí hậu, thuỷ văn, thông thuyền:
Tình hình xói lở: do dòng sông không uốn khúc và chảy khá êm nên tình hình xói lở
hầu như không xảy ra.
Ở những chổ có nước, mặt trên của bệ đặt thấp hơn mực nước từ 0,3÷ 0,5m, còn ở
những nơi không có nước mặt thì gờ móng đặt ở cao độ mặt đất sau khi xói lở.
Do độ ẩm không khí khá cao thêm vào đó là điều kiện khí hậu khắc nghiệt nên loại
vật liệu chủ đạo là bê tông cốt thép. Kết cấu thép vẫn có thể sử dụng nếu có điều kiện bảo
quản tốt, sửa chữa gia cố kịp thời.
1.3. Các điều kiện xã hội:
1.3.1. Đặc điểm dân cư và sự phân bố dân cư:
Khu vực tuyến đi qua dân cư tập trung đông đúc nhưng phân bố không đều, chủ yếu tập
trung sát tuyến đường, cư dân chủ yếu là người Kinh.
1.3.2. Tình hình văn hóa, chính trị, kinh tế xã hội trong khu vực:
Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng có mật
độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp và tiểu thủ công nghiệp,
bên cạnh đó là buôn bán nhỏ và tập trung. Nhân dân ở đây cũng là nguồn nhân lực cần
thiết trong quá trình xây dựng công trình cầu.
SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 3


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

1.3.3. Các định hướng phát triển trong tương lai:
Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công trình này
bởi vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và thuyền, do đó khi công trình
này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho việc giao thương giữa các vùng ở hai
bên bờ sông ,điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông, trao đổi buôn bán, giao lưu
văn hóa... giữa các vùng của địa phương. Từ đó sẽ phát triển được ngành dịch vụ du lịch
của địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế, văn hóa của người dân địa phương
nói chung.
1.4. Các điều kiện liên quan khác:
1.4.1.Điều kiện khai thác, cung cấp 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 dung 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 – Úc.
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.
1.4.2. Điều kiện cung cấp bán thành phẩm, cấu kiện và đường vận chuyển:
Xi măng cũng như nhựa đường được vận chuyển đến và tập trung ở những bãi xung
quanh khu vực tuyến. Các vật liệu này cần được bảo quản mưa nắng. Sử dụng xe ủi để ủi
những bãi này bằng phẳng hơn.
Các cấu kiện đúc sẵn, bán thành phẩm có chất lượng đảm bảo cũng được chuyên
chở bằng ôtô. Nó được vận chuyển đến tận nơi cần thi công. Mỏ đá cũng như trạm trộn
bê tông, phân xưởng đúc các cấu kiện ở xa Km0+0.00 khoảng 2 km do vậy dùng ôtô 10T
vận chuyển là tối ưu nhất.
1.4.3. Khả năng cung cấp nhân lực phục vụ thi công:
Đơn vị thi công có đầy đủ đội ngũ cán bộ kỹ thuật và công nhân có tay nghề cao cơ
động, nhiệt tình với công việc.

Còn lượng công nhân không cần đòi hỏi có trình độ thi công chuyên môn cao thì có
thể tận dụng lượng nhân công tại địa phương.
1.4.4. Khả năng cung cấp các thiết bị phục vụ thi công:
Về máy móc thi công: Đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy như máy san, máy
ủi, máy đào, máy đóng cọc, máy khoan, ôtô tự đổ (nếu trong quá trình thi công có sử
dụng quá nhiều ô tô thì có thể thuê ở một số đơn vi khác),... với số lượng thoả mãn yêu
cầu. Các máy được bảo dưỡng tốt, cơ động và luôn ở trạng thái sẵn sàng.
SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 4


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

Về điện nước: Đơn vị thi công có máy phát điện với công suất lớn, có thể cung cấp đủ
cho việc thi công cũng như sinh hoạt cho công nhân. Trong trường hợp máy điện có sự cố
thì có thể nối với mạng điện của nhân dân. Đơn vị cũng có những máy bơm nước hiện
đại, đảm bảo bơm và hút nước tốt trong quá trình thi công. Các máy bơm này nhỏ gọn có
thể chở bằng ôtô hoặc nhiều công nhân khiêng.
1.4.5. Khả năng cung cấp các loại nhiên liệu, năng lượng phục vụ thi công:
Nhiên liệu xăng dầu cho các máy móc thi công hoạt động luôn đảm bảo đầy đủ.
Dùng ôtô để chở xăng từ trạm cách tuyến không xa bằng xì tẹc. Những xì tẹc chứa xăng
đươc đặt gần nơi thi công nhất nếu điều kiện cho phép, để máy móc khỏi di chuyển xa.
1.4.6. Khả năng cung cấp các loại nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt:
1.4.7. Điều kiện thông tin liên lạc, y tế:
Hiện nay, hệ thống thông tin liên lạc, y tế đã xuống đến cấp quận, phường. Các bưu

điện văn hóa của phường đã được hình thành góp phần đưa thông tin liên lạc về thôn xóm
đáp ứng nhu cầu của nhân dân. Đây là điều kiện thuận lợi cho công tác thi công, giám sát
thi công, tạo điều kiện rút ngắn khoảng cách giữa ban chỉ huy công trường và các ban
ngành có liên quan. Tại các xã của huyện đều có trạm y tế giải quyết vấn đề sơ cấp cứu
nếu có tai nạn lao động xảy ra.

Chương 2.
CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA CẦU
2.1. Chiều dài cầu: Lo = 160 m.
2.2. Khổ cầu: B=k+2T = 8+2x1,5 m
2.3. Tải trọng thiết kế: Hoạt tải 0,65HL-93 và đoàn người PL= 3,4KN/m2.
2.4. Cấp sông: Cấp IV.

SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 5


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

Chương 3
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG
3.1. Giải pháp kết cấu công trình:
3.1.1. Kết cấu thượng bộ:
Đưa ra giải pháp nhịp lớn kết cấu liên tục, cầu dây văng nhằm tạo mỹ quan cho
công trình và giảm số lượng trụ, bên cạnh đó cũng đưa ra giải pháp giản đơn kết cấu ƯST

để so sánh chọn phương án.
3.1.2. Kết cấu hạ bộ:
Dùng móng cọc khoan nhồi, hoặc cọc đóng.
SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 6


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

Kết cấu mố chọn loại mố chữ U cải tiến.
Dùng trụ cầu liên tục cho kết cấu cầu liên tục.
Dùng trụ cầu toàn khối cho kết cấu cầu dơn giản
Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt sông như
sau:
3.2. Đề xuất các phương án vượt sông:

3.2.1 : Phương án 1: Cầu Bê Tông Cốt Thép ƯST :5 nhịp 34 m.
Khẩu độ tính toán: L0tt = nlnhịp + (n + 1)∆ - (n – 1)a – 2b
= 5*34 + (5 + 1)*0.05 – (5 – 1)*1.5 – 2*1= 162,3 m.
162,3 − 160

Ltt − Lyc
tt

yc

162,3

max( L , L )

Kiểm tra điều kiện:
=
*100= 1,41% < 5% → Đạt
* Phương án 2: Cầu dầm liên tục BTCT thường : 3 nhịp 55m.
Khẩu độ tính toán: L0tt = nlnhịp + (n + 1)∆ - (n – 1)a – 2b
= 3*55+4*0.05-2*2-2*1.5=158,2m
Ltt − Lyc
tt

158,2 − 160
yc

max( L , L )

160

Kiểm tra điều kiện:
=
*100= 1,12% < 5% → Đạt
* Phương án 3: Cầu vòm: 2 nhịp 80m.
Khẩu độ tính toán: L0tt = nlnhịp + (n + 1)∆ - (n – 1)a – 2b
= 2*80+3*0.05-1*1.5-2*1=156,65m
Ltt − Lyc
tt

156,65 − 160
yc

max( L , L )

160

Kiểm tra điều kiện:
=
= 2,09% < 5% → Đạt
* Phương án 4: Cầu dầm thép liên hợp: 4 nhịp 40m.
Khẩu độ tính toán: L0tt = nlnhịp + (n + 1)∆ - (n – 1)a – 2b
= 4*40+5*0.05-3*1.5-2*1=153,75m
Ltt − Lyc
tt

153,75 − 160
yc

max( L , L )

Kiểm tra điều kiện:

=

160

= 3.9% < 5% → Đạt

1.4. Phân tích, so sánh lựa chọn phương án thiết kế kỹ thuật:

* Phương án 1: Cầu Bê Tông Cốt Thép ƯST:
SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 7


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

Ưu điểm:
Tính toán thiết kế dơn giản.
- Bố trí cốt thép dễ dàng.
- Sơ đồ kết cấu tĩnh định => không bị ảnh hưởng các yếu tố lún lệch
mố- trụ , thay đổi nhiệt độ => áp dụng cho địa chất và móng bất kỳ.
- Dễ tiêu chuẩn hóa kích thước.
- Dễ lắp ghép thuận lợi.
Nhược điểm:
- Kết cấu nặng nề.
- Đường đàn hồi không liên tục.
- Kích thước trụ nặng nề.
* Phương án 2: Cầu dầm liên tục BTCT thường:
Ưu điểm:
- Chịu lực hợp lý, tiết kiệm vật liệu hơn cầu dầm đơn giản.
- Kết cấu thanh mảnh, khả năng vượt nhịp lớn.
- Trên trụ chỉ bố trí một gối => chịu nén đúng tâm, kích thước nhỏ
gọn.
- Đường đàn hồi liên tục => xe chạy êm thuận không gây ra lực xung

kích.
- Độ cứng tốt => độ võng nhỏ.
- Dáng kiến trúc mỹ quan.
Nhược điểm:
- Sơ đồ kết cấu siêu tĩnh, do đó rất nhạy với các tác động của những
yếu tố: mố, trụ lún nghiêng lệch co ngót.
- Biểu đồ momen có hai dấu do đó phải bố trí cốt thép về hai phia
dầm => phức tạp về cho thi công.
- Tốn nhiều ván khuôn giàn giáo.
- Công tác thi công đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao.
*Phương án 3: Cầu vòm:
Ưu điểm:
- Khả năng vượt nhịp lớn L= 60 ÷150 m.
- Hình dáng đẹp.
- Tận dụng vật liệu địa phương.
-

SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 8


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

Nhược điểm:
Có lực xô ngang => chỉ phù hợp với địa chất tốt.

- Thi công phức tạp, cần độ chính xác cao.
- Khó tiêu chuẩn hóa.
*Phương án 4: Cầu dầm thép liên hợp:
Ưu điểm:
- Trọng lượng bản thân nhẹ.
- Độ cứng lớn.
- Thi công nhanh.
- Tận dụng khả năng làm việc của vật liệu địa phương.
Nhược điểm:
- Thép đắt tiền.
- Dễ bị gỉ.
- Tốn chi phí bảo dưỡng.
 Từ ưu điểm và nhược điểm của các phương án trên, ta chọn phương án 1 sử
dụng cầu Bê Tông Cốt Thép ƯST làm phương án thiết kế kỹ thuật là hợp lý.

SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

LỚP :12XC2

Trang 9


Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT

SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ

GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN

LỚP :12XC2

Trang 10