ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẦU ĐÚC HẪNG ( THUYÊT MINH + BẢN VẼ)

Trêng §HGTVT HN
tèt nghiÖp

§å ¸n

PhÇn I

ThiÕt kÕ s¬ bé

NguyÔn Träng TiÕn
Líp CÇu HÇm K41

1


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

Chơng I

Giới thiệu chung
1.1.1. Nhiệm vụ thiết kế.
Thiết kế một cầu vĩnh cửu vợt sông qua sông với mặt cắt
sông cho trớc và các thông số cơ bản về địa chất, khổ thông
thuyền.
1.1.2. Đặc điểm địa hình.
Với mặt cắt sông này thì vị trí cầu dự kiến nằm trên
đoạn sông thẳng.
Cao độ đáy sông thay đổi từ -4.94 m đến + 3.23 m.

1.1.3. Đặc điểm địa chất.
Địa tầng vị trí dự kiến xây cầu có thể phân thành các lớp
từ trên xuống dới nh sau:
+) Lớp 1 : Cát hạt nhỏ.
+) Lớp 2 : Cát hạt thô.
+) Lớp 3 : Cát bụi lẫn sỏi sạn.
+) Lớp 4 : Sét pha cát lẫn sỏi.
+) Lớp 5 : Cát hạt nhỏ mịn.
1.1.4. quy trình thiết kế và các nguyên tắc chung.
1.1.4.1. Quy trình thiết kế:
Quy trình thiết kế : 22TCN - 272 - 2001 Bộ Giao thông
vân tải.
1.1.4.2. Các thông số kĩ thuật cơ bản:
1.1.4.2.1. Quy mô công trình:
Cầu vĩnh cửu.
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

2


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

1.1.4.2.2. Tải trọng thiết kế:
Tải trọng thiết kế : HL93 + Đoàn ngòi bộ hành
1.1.4.2.3. Khổ cầu
K = 8+2x1.5 m

1.1.4.2.4. Khổ thông thuyền.
Khổ thông thuyền theo yêu cầu thiết kế: Sông cấp III : 50
x 7 m.
1.1.5. Các phơng án kĩ thuật.
Phơng án xây dựng cầu dựa trên các nguyên tắc sau:
- Thoả mãn các yêu cầu về tuyến và cầu,
- Phơng án phải có tính khả thi.
- Phù hợp với các điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu (
Đặc biệt là điều kiện địa chất, thuỷ văn và thuỷ lực).
- Tận dụng đợc nguyên liệu và công nghệ có sẵn trong nớc.

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

3


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

Chơng II

Thiết kế phơng án sơ bộ I
Cầu treo dây văng
1.2.1. Sơ đồ kết cấu.
Sơ bộ chọn sơ đồ bố trí chung toàn cầu: 2x33+56+126+56
+2x33 m
1.2.2. Tính toán kết cấu nhịp cầu dây văng.

1.2.2.1. Chọn sơ đồ nhịp cầu.
Các thông số đợc chọn sơ bộ nh sau:
- Chiều dài khoang dầm d=5 m.
- Chiều dài khoang dầm giữa nhịp chính dg= 0,8d = 4 m
- Chiều dài khoang dầm cạnh tháp dt= 1,2d = 6m
1.2.2.2. Hình dạng và chiều cao dầm cứng.
ở đây ta sử dụng tiết diện ngang dầm chủ đơn năng
bằng bê tông.
Thông thờng các cầu dây văng đã và đang xây dựng, tỉ
số chiều cao dầm chủ

h
1
1
=

.
l
100
300

Vậy sơ bộ ban đầu chọn dầm chủ có mặt cắt ngang gồm hai
chữ T có kích thứơc nh hình vẽ .

2%

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

2%

4


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

1.2.2.3. Lựa chọn các thiết bị phụ cho cầu dây văng
Sử dụng loại tao đơn gồm 7 sợi thép 5 đờng kính ngoài
15,2 mm.
Khối neo là khối thép hình trụ có khoan các lỗ hình côn
để luồn các tao thép và các tao thép này đợc kẹp chặt bằng
nêm 3 mảnh hình côn có ren răng
1.2.2.4. Hình dạng và tiết diện của tháp cầu
Sơ bộ ta chọn tháp cầu có các thông số nh sau :
+) Chiều cao toàn bộ của tháp h

th

= 42 m

+) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 14m
+) Chiều cao từ đáy dầm đến dây văng thấp nhất : h tt =
18 m
+) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =10.4 m
+) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh
tháp : hdt = 2,4m
*) Bảng tính toán góc nghiêng dây văng nhịp biên :

Dây

x

h

i
(độ)

Dây

x

h

i

1

6

17.4

69.97

1'

6

17.4

69.9
7

2

11

18.2

57.85

2'

11

18.2

57.8
5

3

16

19

48.90

3'

16

19

48.9
0

4

21

19.8

42.32

4'

21

19.8

42.3
2

5

26

20.6

37.39

5'

26

20.6

37.3
9

6

31

21.4

33.62

6'

31

21.4

33.6
2

7

36

22.2

30.66

7'

36

22.2

30.6

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

5


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án
6

8

41

23

28.29

8'

41

23

28.2
9

9

46

23.8

26.36

9'

46

23.8

26.3

6

10

51

24.6

24.75

10'

51

24.6

24.7
5

11

56

25.4

23.40

11'

56

25.4

23.4
0

1.2.2.5. Tính toán nội lực .
1.2.2.5.1. Tính tĩnh tải.
a- Tính tĩnh tải giai đoạn I
- Tĩnh tải giai đoạn I là : DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd
+Tính trọng lợng dầm chủ: DCdc
Tên gọi các đại lợng

Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Chiều cao dầm T

H

Bề rộng mặt cầu

Bcau

100

cm

1330

cm

Chiều rộng bản cánh dầm chủ

Bc

650

cm

Bề rộng sờn dầm

bs

80

cm

Chiều dày bản cánh (bản mặt cầu)

hc

25

cm

Chiều dày bản cánh tính đổi

hc'

26.96

cm

Diện tích mặt cắt thực của dầm
chủ
Trọng lợng dầm chủ dải đều

A
DCdc

23821.6 cm2
5.955 T/m

+Tính trọng lợng dầm ngang và tai đeo dây văng: DCdn,
DCtd
Tên gọi các đại lợng
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

Kí hiệuGiá trị
6

Đơn vị


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

Chiều cao dầm ngang

hdn

60

cm

Chiều dày dầm ngang

dn

25

cm

Chiều dài dầm ngang

Ldn

365

cm

Trọng lợng 1 dầm ngang

Pdn

1.36875

Số dầm ngang trên toàn cầu

ndn

Khoảng cách giữa các dầm ngang

adn

500

cm

Chiều cao tai đeo

htd

60

cm

Chiều dày tai đeo

td

50

cm

Chiều dài tai đeo

Ltd

120

cm

Khoảng cách giữa các tai đeo

atd

500

cm

Trọng lợng 1 tai đeo

Ptd

0.9

T

Số tai đeo trên toàn cầu

ntd

Trọng lợng dầm ngang dải đều

DCdn

0.333 T/m

Trọng lợng dầm tai đeo dải đều

DCtd

0.180 T/m

55.5 dầm

44 chiếc

Vậy tĩnh tải dải đều tiêu chuẩn giai đoạn I là
DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd = 6.469 T/m
- Tĩnh tải giai đoạn I tính toán :
DCITT = DCITC = 1,25 . 6.469 = 8.09 T/m
b- Tính tĩnh tải giai đoạn II
- Tĩnh tải giai đoạn II gồm có các bộ phận sau :
+) Trọng lợng gờ chắn bánh
+) Trọng lợng phần chân lan can
+) Trọng lợng lan can tay vịn
+) Trọng lợng lớp phủ mặt cầu
+) Trọng lợng phần lề Ngời đi bộ
DWIITC = DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng
- Tính trọng lợng lớp phủ mặt cầu

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

7

T


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp
Tên gọi các đại lợng

Đồ án
Chiều
dày h
(cm)

DWtc
Đơn vị

L Lớp bê tông Atphan

5

0.115

T/m2

Lớp bê tông bảo vệ

3

0.069

T/m2

3

0.069

T/m2

Lớp bê tông mui luyện
dày

1.03

0.024

T/m2

Chiều dày lớp phủ mặt
cầu

hmc

12.030

cm

Trọng lợng lớp phủ mặt
cầu

DWmcTC

0.277

T/m2

Lớp chống thấm

Trọng lợng dải đều lớp phủ mặt cầu tính cho 1 dầm :
DWmctc= 0,277.3,75 = 1,038 (T/m)
- Tính trọng lợng của lan can + tay vịn +gờ chắn bánh + lề
Ngời đi bộ
Kí
hiệu Giá trị Đơn vị

Tên gọi các đại lợng
1- Tính trọng lợng chân lan can
Chiều rộng chân lan can ngoài

Blcn

25

cm

Chiều cao chân lan can ngoài

Hlcn

30

cm

Chiều rộng chân lan can trong

Blct

20

cm

Chiều cao chân lan can trong

Hlct

25

cm

Trọng lợng dải đều phần chân
lan can

DWlc

0.313 T/m

2- Tính trọng lợng cột lan can và
tay vịn
Trọng lợng 1 cột lan can

Pclc

0.0276

T

Khoảng cách bố trí cột lan can

Aclc

2

m

Trọng lợng dải đều của cột lan

Pclc

0.0138 T/m

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

8


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

can
Trọng lợng dải đều phần tay vịn

Ptv

0.07 T/m

Trọng lợng dải đều lan can và
tay vịn

Plv

0.0838 T/m

Chiều rộng chân gờ

Bg

25

cm

Chiều rộng đỉnh gờ

Hg

25

cm

3- Tính trọng lợng gờ chắn bánh

Trọng lợng dải đều của gờ chắn
0.1562
bánh
DWg
5 T/m
4 - Tính trọng lợng lề ngời đi bộ
Bề rộng lề ngời đi bộ

Ble

150

cm

Chiều dày trung bình lề ngời
đi bộ

Hle

10

cm

Trọng lợng lề ngời đi bộ

DWNG

0.345 T/m

- Vậy tính tĩnh tãi giai đoạn II
+) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn
DWIITC = DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng
= 2,00 T/m
- Tĩnh tải giai đoạn II tính toán
DWIItt = DWIITC = 1,5. 2,088 = 3,13 T/m
c)Tổng hợp tĩnh tải 2 giai đoạn
- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTCI

= 6.47

T/m

- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTCII = 2,00

T/m

- Tĩnh tải tiêu chuẩn tổng cộng :

DTC

= 8.47

- Tĩnh tải tính toán giai đoạn I :

DCTCI

= 8.09

- Tĩnh tải tính toán giai đoạn II :

DWTCII = 3,0.1

- Tĩnh tải tính toán tổng cộng :

DTT

= 11.09

1.2.2.5.2. Tính hoạt tải.
a - Hoạt tải xe tính toán theo quy trình 2001.

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

9

T/m
T/m
T/m
T/m


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

- Hoạt tải xe HL 93 lấy theo quy trình 22TCN 272 2001 . Tuỳ

thuộc vào dạng ĐAH mà xếp tải sao cho đạt đợc hiệu bất lợi
nhất.
+) Hệ số điều chỉnh tải trọng : i = 1
+) Hệ số tải trọng của hoạt tải : i = 1,75
+) Hệ số xung kích 1+IM/100 = 1+25/100 = 1,25
b- Tính hệ số phân bố ngang
- Nội dung tính hệ số phân bố ngang
+) Coi bản mặt cầu là dầm hẫng kê trên các gối cứng là
các dầm chủ
+) Vẽ ĐAH phản lực gối.
+) Xếp tải trọng bất lợi theo phơng ngang cầu
+) Xác định tung độ ĐAH
1
2

+) Tính hệ số phân bố ngang theo công thức: gi . Yi
TRUCK , TANDEM

180

60 50 60

180

60

LANLOA D

90

25

150

0.1307

0.2625

0.4875

0.7

800

0.925

1.1125

1

90

150

1.3313
1.3

25

Ng ời

0.2922
0.3313

60

- Tính hệ số phân bố ngang .
1
.(0,925 0,7 0,4875 0,2625) =1.1875
2
1
+) Xe 2 trục thiết kế : g2T = .(0,925 0,7 0,4875 0,2625)
2

+) Xe tải thiết kế : gXT =

=1.1875
+) Tải trọng làn
+) Tải trọng Ngời
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

1 1
. .3.(1 0,59 0,45 0,15) =1,665
2 2
1 1
. .2.(1,3313 1,1125) =1,205
=
2 2

: gL =
: gNG

10


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

1.2.2.6. Tính toán nội lực và chọn tiết diện dây văng.
1.2.2.6.1. Chọn loại cáp làm dây văng.
- Sử dụng loại cáp CĐC loại bó xoắn 7 sợi của hãng VSL có các chỉ
tiêu nh sau:
+) Đờng kính danh định : 15,2 mm
+) Giới hạn chảy : fpy = 1670 Mpa
+) Giới hạn bền : fpu = 1860 Mpa
+) Cờng độ sử dụng : f = .fpu
= 0,45 với tổ hợp tải trọng chính
=> Cờng độ sử dụng của cáp với tổ hợp tải trọng chính
là :
fsa = 0,45.1860.102 = 873 Mpa
1.2.2.6.2. Tính nội lực trong dây văng.
1.2.2.6.2.1. Tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai
đoạn I .
a- Công thức tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I
- Nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I đợc tính với sơ
đồ của giai đoạn thi công .
- Công thức tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I

I

Si

g tt .d
Sin i

b- Bảng tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I

Sini

Si
(tĩnh)
(T)

Dây
thứ
i

i
(độ)

Sini

Si
(tĩn
h)
(T)

69.9

7

0.940

43.03

1'

69.9
7

0.94

43.0
3

2

57.8
5

0.847

47.75

2'

57.8
5

0.85

47.7
5

3

48.9
0

0.754

53.65

3'

48.9
0

0.75

53.6
5

Dây
thứ
i

i
(độ)

1

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

11


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

4

42.3
2

0.673

60.05

4'

42.3
2

0.67

60.0
5

5

37.3
9

0.607

66.58

5'

37.3
9

0.61

66.5
8

6

33.6
2

0.554

73.02

6'

33.6
2

0.55

73.0
2

7

30.6
6

0.510

79.28

7'

30.6
6

0.51

79.2
8

8

28.2
9

0.474

85.30

8'

28.2
9

0.47

85.3
0

9

26.3
6

0.444

91.06

9'

26.3
6

0.44

91.0
6

10

24.7
5

0.419

96.57

10'

24.7
5

0.42

96.5
7

11

23.4

0

0.397

101.8
1

11'

23.4
0

0.40

101.
81

1.2.2.6.2.2. Tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai
đoạn II và hoạt tải .
a- Công thức tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và
hoạt tải.
- Nội lực trong các dây đợc tính với sơ đồ xếp tải trọng trên
toàn cầu , riêng dây neo đợc tính với sơ đồ xếp hoạt tải tại
nhịp giữa .
- Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II
SttII = qttII .



- Nội lực do hoạt tải

+) Do tải trọng làn : SLantt = lan. qlan . +
+) Do tải trọng Ngời : SNGtt = NG. qNG .+
+) Nội lực do xe tải : Tiến hành đặt 1 xe tải lên ĐAH ở vị
trí bất lợi nhất (với khoảng cách các trục sau của xe thay đổi từ
4,3 9 m )
PttXT = xt. m.IM. P.i yi
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

12


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

+) Nội lực do xe 2 trục : Tiến hành đặt 1 xe tải lên ĐAH ở
vị trí bất lợi nhất :
Ptt2T = xt. m.IM. P.i yi
b- Đờng ảnh hởng nội lực trong dây văng

c- Bảng tính toán nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn
II và hoạt tải
*) Nội lực trong các dây văng nhịp biên
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

13

Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp
D
â
y
th
ứ
i

S+

1

7.10

2

7.35

3

9.16

4

9.61

5

8.82

6

9.40

S

hoạt tải

(T)

S

10.2
0
11.4
8
8
12.0
9
6
18.0
10
6
7

11

Đồ án

21.8
6

S-

3.13
2.76
2.63
1.82
0.20
0.30
0.85
2.10
2.37
9.09
13.2
4

S

(T)

Xe
tải

3.9
7
4.5
8

6.5
3
7.8
0
8.6
2
9.1
1
9.3
5
9.3
8
9.7
0
8.9
7

11.
93
13.
78
19.
62
23.
44
25.
91
27.
37
28.

10
28.
20
29.
15
26.
97

18.
98
22.
49
23.
92
24.
83
24.
23
21.
40
16.
10
12.
76
18.
46
24.
84

8.6

2

25.
92

30.
36

tĩnhII

Xe 2
trục

Sh max
(T)

Làn

Ngời

19.
60
20.
30
25.
30
26.
55
24.
35

25.
97
28.
17
31.
71
33.
31
49.
89

5.0
5
5.2
3
6.5
2
6.8
4
6.2
8
6.6
9
7.2
6
8.1
7
8.5
8
12.

85

43.6
3
48.0
2
55.7
4
58.2
2
54.8
6
54.0
6
51.5
4
52.6
4
60.3
6
87.5
8

60.
38

15.
56

106.

30

13.07
15.25
16.95
17.38
16.47
14.34
10.94
8.81
12.67
16.95
20.64

*) Nội lực trong các dây văng nhịp giữa
D
â
y
th
ứ
i

S

hoạt tải

(T)
Sh

S

S+

S-

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

S

tĩnhII

(T)

Xe
tải

14

Xe 2
trục

Làn

Ngời

max

(T)

Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp
1'

6.9
83

2'

6.6
87

3'

8.4
64

4'

9.4
95

5'

10.
07

10
'

10.
63
11.
31
11.
77
13.
97
12.
3

11
'

12.
55

6'
7'
8'
9'

3.00
1
2.04
7
1.60
8
1.06
6

0.56
6
0.46
0.89
-1.5
4.74
3.57
5.12
3

Đồ án

3.9
82

11.
97

18.
25

12.75

19.
29

4.9
7

42.

51

4.6
4

13.
95

25.
06

17.06

18.
47

4.7
6

48.
29

6.8
56

20.
61

24.
09

16.39

23.
38

6.0
2

53.
49

8.4
29

25.
34

24.
38

16.84

26.
23

6.7
6

57.

36

9.5
11

28.
59

24.
30

16.55

27.
84

7.1
7

59.
31

10.
17
10.
42
10.
27
9.2
3

8.7
3

30.
58
31.
33
30.
88
27.
75
26.
25

23.
54
22.
02
20.
32
18.
69
17.
10

29.
36
31.
24
32.

51
38.
59
33.
98

7.5
7
8.0
5
8.3
8
9.9
4
8.7
5

60.
47
61.
31
61.
21
67.
22
59.
83

7.4
27

22.
33

16.
80

34.
67

8.9
3

60.
40

16.30
15.28
13.85
12.75
11.67
11.51

1.2.2.6.2.3. Tổng hợp nội lực trong dây văng.

Dây
thứ
i
1

Shoạ
Stĩn Stĩn
t
Stổ
hI
h II max ng
T
T
T
T
43.0 11.9 43.6 98.
3
3
3
59

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

Dây
thứ
i
1'

15

Sho
Stĩn Stĩn
ạt
Stổ

hI
h II max ng
T
T
T
T
43.0 11.9 42.5 97.
3
7
1
5


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

47.7
5
53.6
5

60.0
5
66.5
8
73.0
2
79.2
8
85.3
0
91.0
6
96.5
7
101.
81

13.7
8
19.6
2
23.4
4
25.9
1
27.3
7
28.1
0
28.2

0
29.1
5
26.9
7
25.9
2

48.0
2
55.7
4
58.2
2
54.8
6
54.0
6
51.5
4
52.6
4
60.3
6
87.5
8
106.
30

Đồ án

109
.5
129
.0
141
.7
147
.3
154
.4
158
.9
166
.1
180
.5
211
.1
234
.0

2'
3'
4'
5'
6'
7'
8'
9'
10'

11'

47.7
5
53.6
5
60.0
5
66.5
8
73.0
2
79.2
8
85.3
0
91.0
6
96.5
7
101.
81

13.9
5
20.6
1
25.3
4
28.5

9
30.5
8
31.3
3
30.8
8
27.7
5
26.2
5
22.3
3

48.2
9
53.4
9
57.3
6
59.3
1
60.4
7
61.3
1
61.2
1
67.2
2

59.8
3
60.4
0

109
.9
127
.7
142
.7
154
.4
164
.0
171
.9
177
.3
186
.0
182
.6
184
.5

1.2.2.6.3. Chọn tiết diện trong dây văng.
- Tiết diện của các dây văng đợc xác định theo công thức
A

S
f ul

Trong đó :
+) S : Nội lực tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng xác định
với các hệ số tơng ứng theo qui phạm hiện hành .
+) ful : Cờng độ tính toán của vật liệu làm dây, f ul = 8370
(KG/cm2)
Các công thức trên xuất phát từ điều kiện tận dụng hết khả
năng làm việc của dây ( trờng hợp dây nhiều khoang nhỏ ) .
Theo đó tiết diện của tất cả các dây văng khác nhau . Tuy
nhiên trong tính toán thiết kế khi sự khác biệt không lớn thì ta
có thể chọn tiết diện của một số dây giống nhau hoặc do một

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

16


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

số mục đích nào đó trong quá trình thiết kế thì ta cũng có
thể tăng hoặc giảm tiết diện của một số dây.
Bảng chọn tiết diện dây văng
D
â

y
th
ứ
i
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Si
(tổn Ai
g)
(cm
max 2)
(T)

Số
tao
n

98.5
9
109.

55
129.
01
141.
72
147.
34
154.
45
158.
92
166.
14
180.
57
211.
11
234.
02

8.4
1
9.3
5
11.
01
12.
09
12.
57

13.
18
13.
56
14.
18
15.
41
18.
02
19.
97

11.
78
13.
09
15.
41
16.
93
17.
60
18.
45
18.
99
19.
85
21.

57
25.
22
27.
96

Số
tao
ch
ọn
14
14
14
14
14

D
â
y
th
ứ
i

Ai
ch
ọn
19.
6
19.
6

19.
6
19.
6
19.
6

1'
2'
3'
4'
5'

20

28

6'

20

28

7'

20

28

8'

20

28

9'

33.
6
33.
6

10
'
11
'

24
24

Si
(tổn Ai
g)
(cm
max 2)
(T)

Số
tao
n

97.5
1
109.
99
127.
75
142.
76
154.
48
164.
06
171.
91
177.
38
186.
03
182.
64
184.
53

8.3
2
9.3
9
10.
90

12.
18
13.
18
14.
00
14.
67
15.
14
15.
88
15.
59
15.
75

11.
65
13.
14
15.
26
17.
06
18.
46
19.
60
20.

54
21.
19
22.
23
21.
82
22.
05

Số
Ai
tao
chọ
ch
n
ọn
14
14
14
14
14

19.
6
19.
6
19.
6
19.

6
19.
6

20

28

20

28

20

28

20

28

24
24

33.
6
33.
6

1.2.3. Cấu tạo và Tính toán trụ tháp.
1.2.3.1. Cấu tạo tháp và trụ tháp.

- Do điều kiện địa hình và địa chất tại khu vực đặt tháp ở
2 phía cầu là tơng tự nh nhau do đó để thuận tiện cho công
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

17


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

tác tính toán và thiết kế thì ta thiết kế tháp cầu 2 bên là nh
nhau , do vậy ta chỉ cần tính toán cho 1 tháp
- Tháp cầu dùng loại thân hộp đặc đổ BT tại chỗ . Bê tông chế
tạo M300
- Phơng án móng : Móng cọc đài cao ,cọc khoan nhồi đờng
kính 1,5m.
- Tháp cầu đợc cấu tạo nh sau :
+) Chiều cao toàn bộ của tháp h

th

= 42 m

+) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 14 m
+) Chiều cao từ đáy dầm đến dây văng thấp nhất : h tt =
18 m
+) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =10.8 m

+) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh
tháp : hdt = 2,4m
1.2.3.2. Tính toán tháp và trụ tháp.
1.2.3.2.1. Tính trọng lợng của tháp :
- Bảng tính toán trọng lợng tháp
Kí
hiệu

Tên gọi các đại lợng

Giá
trị

Đơn
vị

a) Kích thớc của tháp
cầu
Chiều cao chân tháp

hct

14 m

Chiều cao phần thân
tháp

htt

25 m

Chiều cao phần đỉnh
tháp
hdt

2.4 m

Chiều cao toàn bộ của
tháp
hth

41.
8 m

Chiều cao dầm ngang
trên

hdnt

1.2 m

Bề rộng phần chân
tháp

bct

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

18

11 m


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

Bề rộng thân tháp

btt

4 m

Bề rộng đỉnh tháp

bdt

10 m

Bề rộng sờn tháp

bt

2 m

Chiều dày chân tháp

ct

3 m

Chiều dày thân tháp

tt

2 m

Chiều dày đỉnh tháp

dt

1 m

Chiều dày đỉnh tháp
(trên cùng)

dto

1 m

Chiều dày của sờn
tháp

t

1 m

Trọng lợng phần chân

tháp

Pct

87.
5 T

Trọng lợng phần thân
tháp

Ptt

357 T

Trọng lợng phần đỉnh
tháp

Pdt

24 T

Trọng lợng dầm ngang
trên

Pdnt

30 T

Trọng lợng toàn bộ
tháp

Pth

498
.5 T

b) Kích thớc của bệ
tháp
Chiều cao bệ tháp

hbt

4 m

Bề rộng của bệ tháp

bbt

19 m

Chiều dài của bệ tháp

Lbt

11 m

Trọng lợng bệ tháp

Pbt

209
0 T

1.2.3.2.2. Tính áp lực nớc đẩy nổi ứng với mực nớc cao
nhất.

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

19


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

- Theo nh bố trí cấu tạo thì mép trên bệ của cả 2 tháp đều
đặt dới mực nớc cao nhất 6.2 m do đó ta chỉ tính áp lực nớc

Pdn Vng . n 1022T
đẩy nổi tác dụng lên phần bệ tháp ngập trong nớc.
1.2.4.2.3. Tính phản lực của kết cấu nhịp và hoạt tải
truyền lên trụ tháp.
- Để tính đợc phản lực của kết cấu nhịp lên móng trụ tháp thì
trong phơng án sơ bộ ta tính gần đúng nh sau : bằng phản lực
của dầm liên tục (tĩnh tải + hoạt tải ) cộng với hình chiếu của
nội lực trong dây văng theo phơng thẳng đứng.
1.2.4.2.3.1. Tính phản lực của dầm liên tục
- Dùng chơng trình Sap2000 vẽ ĐAH phản lực gối của dầm liên

tục ta có :

+) Diện tích ĐAH dơng : + = +120.75
+) Diện tích ĐAH âm : - = -7.123
+) Tổng diện tích ĐAH : = +113.64
*) Phản lực do tĩnh tải .
Ptttt = qtt .



= 11.0922. 113.64= 1260.2 (T)

*) Phản lực do hoạt tải : Khi tính phản lực tác dụng lên gối trụ
thì ta tính nh sau :
+) Sử dụng 2 xe tải thiết kế đặt cách nhau 15 m
( khoảng cách trục sau lấy bằng 4,3 m )
+) Hiệu ứng của hoạt tải thiết kế đợc lấy bằng 90% giá trị
phản lực tính đợc cộng với hiệu ứng của 90% tải trọng làn +
hiệu ứng của tải trọng Ngời
- Tính phản lực do tải trọng làn
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

20


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

PLantt = lan. qlan . + = 1,75 . 0,948 . 120.75 =
200.324 T
- Tính phản lực do tải trọng Ngời
PNGtt = NG. qNG . + = 1,75 . 0,45 . 120.75 = 95.09 T
- Tính phản lực do xe tải thiết kế : xếp 2 xe lên ĐAH phản lực
gối ( 2 xe đặt cách nhau 15 m , khoảng cách trục sau bằng
4,3m)
PttXT = xt. m.IM. P.i yi
+) Xếp xe 1 :
P (T)
Y

3.5

14.5

14.5

Pi . Yi

33.64
1.021 1.032 1.042
6

+) Xếp xe 2 :
P (T)
Y

3.5

14.5

14.5

Pi . Yi

1.043 1.035 1.024 33.506

=> PttXT = 1,75 . 1 . 1,25 . (33,646 + 33,506 ) = 146,896 (T)
- Tính tổng phản lực do hoạt tải thiết kế :
PttHT = 0,9 . 146,896 + 0,9. 200.324 + 95.09 = 407.59 (T)
-Tính tổng phản lực từ KCN truyền lên móng trụ tháp.
PKCN = 5276.2 (T)
1.2.3.3. Tính duyệt mặt cắt chân tháp.
- Trong phơng án sơ bộ ta chỉ tiến hành kiểm toán mặt cắt
chân tháp theo điều kiện chịu nén đúng tâm .
- Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên chân tháp :
P = PTH + PKCN = 498.5 + 5276.2 = 5774.7 T
- Tổng diện tích chân tháp : ATH = 10*3 = 30 (m2 )
- ứng suất pháp tại mặt cắt chân tháp


P
5774.7

192.49 (T/m2) < Rn = 1500 (T/m2 ) Bê
ACT
30

tông mác M400
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

21


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

1.2.4.4. Tính duyệt mặt cắt đáy bệ.
- Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc
P = PTH + PKCN + PBT + Pdn =
= 498.5 + 5276.2 +2094 + (-1022) = 6842.8 T
- Diện tích mặt cắt bệ tháp : Abe = 19 . 11 = 209 m2
- ứng suất pháp tại mặt cắt đáy bệ


P
6842.8

32.74 T/m2 < Rn = 1150 T/m2 Bê tông
ABT
209

mác 300
1.2.4.5. Tính toán số cọc cần thiết trong móng.
1.2.4.5.1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

'

Qcoc .(0,85. f c . Ac f y . As )
- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Trong đó :
+) fc : Cờng độ chịu nén của bê tông
+) Ac : Diện tích phần bê tông trên mặt cắt ngang cọc
+) fy : Cờng độ chịu kéo của thép
+) As : Diện tích phần thép trên mặt cắt ngang cọc
+) : Hệ số uốn dọc , = 0,75
- Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Tên gọi các đại lợng

Kí hiệu Giá trị

Mác bê tông chế tạo cọc

Đơn
vị

M300

Thép chế tạo cọc

AII

Đờng kính cọc thiết kế

D

1.5

m

Đờng kính cốt thép

d

28

mm

Số thanh thép thiết kế

nthanh

28

Thanh

Diện tích phần bê tông

Ac

1.767

M2

Diện tích phần cốt thép

As

0.017

M2

Hệ số uốn dọc



0.75

Cờng độ chịu nén của bê

fc'

3000

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

22

T/m2


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

tông
Cờng độ chịu kéo của
thép

fy

Sức chịu tải của cọc theo
vật liệu

Qvl

24000 T/m2
3690,1

T

1.2.3.5.2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền
- Bảng số liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi công cọc khoan
nhồi
STT

Loại đất

H
(m)


(T/m
3)

C
KG/c
m2



KG/cm (đ
2
ộ)

R'
KG/c
m2

Lớp
1

Cát hạt nhỏ
mịn

2.697

1.95

0.06

2.6

34

2.3

Lớp
2

Cát hạt thô

1.764

1.95

0.01

2.2

40

2.5

Lớp
3

Cát bụi

2.173

1.95

0.06

1.8

23

2.5

Lớp
4

Sét pha cát
lẫn sỏi

1.625

2.1

0.14

1.6

23

3.3

Lớp
5

Cát hạt nhỏ
mịn

Vô
Hạn

1.95

0.06

2.6

34

2.3

- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

QR pq .Q p ps .Qs W
Trong đó :
+) QR : Sức chịu tải của cọc theo đất nền
+) QS = qS. AS : Sức kháng tại thân cọc
+) QP = qP. AP : Sức kháng tại chân cọc
+) qS : Sức kháng đơn vị tại thân cọc
+) qP : Sức kháng đơn vị tại chân cọc
+) AS : Diện tích bề mặt thân cọc
+) AP : Diện tích bề mặt chân cọc
Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

23

Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

+) qS: Hệ số sức kháng tại thân cọc
+) qP: Hệ số sức kháng tại chân cọc
- Theo Reese và Wright (1977 ) ta có : qP = 0,064. N (Mpa), qS =
.Su
Trong đó :
+) N : Số búa SPT cha hiệu chỉnh (búa /300 mm)
+) Hệ số dính bám
+) Su : Cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình .
Giá trị Su phải đợc xác định từ kết quả thí ngiệm hiện trờng
hoặc kết quả trong phòng thí nghiệm của các mẫu nguyên
dạng lấy trong khoảng độ sâu 2D ở dới chân cọc.
Giá trị Su còn đợc tính theo công thức : Su = tg+ C
- Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền
Sức kháng tại thân cọc
D
(
Loại đất
m
)
Cát hạt
1.
nhỏ
5
mịn

Cát hạt 1.
thô
5
1.
Cát bụi
5
Sét pha
1.
cát
5
lẫn sỏi
Cát hạt
1.
nhỏ
5
mịn

Li
(m)

Su
As
N (T/m
(m2)
2)

Qs
(T)

q

s

0

0.5
5

1
5

16.1
0.5 8.057
14

5
0
2
5

21.0 0.4 10.32 125.7 0.5
78
9
8
62
5
11.2
42.92 0.4
0.5 5.606
12
84

5

15.9
7

1
5

15.4 0.5
135.2 0.4
8.474
08
5
96
5

152.
70

1
5

16.1
8.056 1230. 0.5
0.5
14
87
25
5

0

0.00

2.58
4
1.62
5

12.1
8

3.38
8
32.4
03

7.66

826.
009

Tổng

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41



qs

(T/m2
)

24


Trờng ĐHGTVT HN
tốt nghiệp

Đồ án

Sức kháng tại mũi cọc
Ap
(m2)

Loại đất

N

1
1.767 5

Cát hạt nhỏ mịn

qp
(T/m2)
96

Qp
(T)

q
p

169.6 0.6
4
5

Qmui

110.
27

T

Qr

936.
279

T

Qvl

3690
.1

T

Sức chịu tải tính toán

của cọc

Qcoc

936.
279

T

Tổng chiều dài của cọc

L coc

40

m

Sức kháng tại mũi cọc
Sức chịu tải của cọc
theo đất nền
Sức chịu tải của cọc
theo vật liệu

P
Qcoc
1.2.3.5.3 - Tính toán số cọc trong móng
n .

Trong đó :
+) : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mô men với

móng cọc đài cao ta lấy = 1,5
+) Qcoc : Sức chịu tải tính toán của cọc : Qcoc = 1092,10 T
+) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P =
12337,3

6842.8
10.96
936.279
=> Số cọc bố trí trong móng là n = 12 (cọc) . Bố trí thành 3
hàng mỗi hàng 4 cọc
n 1,5.

- Chiều dài cọc bố trí là 40 m

P
Qcoc
1.2.3.5 .4 - Sơ đồ bố trí cọc trong móng:
n .

Nguyễn Trọng Tiến
Lớp Cầu Hầm K41

25