Luận văn tốt nghiệp thiết kế cầu qua sông triều dương huyện thái

Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

..

Lời nói đầu
Sau hơn 4 năm đ-ợc học tập và nghiên cứu trong tr-ờng ĐHDL Hải Phòng, em đÃ
hoàn thành ch-ơng trình học đối với một sinh viên ngành Xây Dựng Cầu Đ-ờng và em
đ-ợc giao nhiệm vụ tốt nghiệp là đồ án tốt nghiệp với đề tài thiết kế cầu qua sông.
Nhiệm vụ của em là thiết kế công trình cầu thuộc sông A nối liền 2 trung tâm kinh
tế có những khu công nghiệp trọng điểm của tỉnh Thỏi Bỡnh. Nơi tập chung những khu
công nghiệp đang thu hút đ-ợc sự chú ý của các doanh nhân trong và ngoài.
Sau gần 3 tháng làm đồ án em đà nhận đ-ợc sự giúp đỡ rất nhiệt từ phía các thầy cô
và bạn bè, đặc biệt là sự chỉ bảo của thầy TH.S PHM VĂN THÁI,TH.S.BÙI NGỌC
DUNG , TH.S. PHẠM VĂN TOÀN , KS TRN ANH TUN, đà giúp đỡ em hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này.
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đà rất cố gắng tìm tòi tài liệu, sách, vë.
Nh-ng do thêi gian cã h¹n, ph¹m vi kiÕn thøc phục vụ làm đồ án về cầu rộng, vì vậy khó
tránh khỏi nhữnh thiếu sót. Em rất mong nhận đ-ợc sự đóng góp ý kiến từ phía các thầy cô
và bạn bè, để đồ án của em đ-ợc hoàn chỉnh hơn.
Nhân dịp này em xin chân thành cám ơn các thầy, cô và các bạn đà nhiệt tình, chỉ
bảo, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em rất mong sẽ còn tiếp tục nhận đ-ợc
những sự giúp ®ì ®ã ®Ĩ sau nµy em cã thĨ hoµn thµnh tốt những công việc của một kỹ scầu đ-ờng.
Em xin chân thành cám ơn !
Hải Phòng, Ngày 9 Tháng 10 Năm 2009
Sinh Viên:

HONG VN VIấN

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VĂN VIÊN_100891

trang: 1


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

Phần I
Thiết kế sơ bộ
***********

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 2


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

Ch-ơng I:giới thiệu chung
I. Nghiên cứu khả thi :

I.1 Giới thiệu chung:
- Cầu A là cầu bắc qua sông B lối liền hai huyện C và D thuộc tỉnh Thỏi Bỡnh nằm trên tỉnh lộ
E. Đây là tuyến đ-ờng huyết mạch giữa hai huyện C và D, nằm trong quy hoạch phát triển
kinh tế của tỉnh Thỏi Bỡnh. Hiện tại, các ph-ơng tiện giao thông v-ợt sông qua phà A nằm
trên tỉnh lộ E.
Để đáp ứng nhu cầu vận tải, giải toả ách tắc giao thông đ-ờng thuỷ khu vực cầu và hoàn chỉnh
mạng l-ới giao thông của tỉnh, cần tiến hành khảo sát và nghiên cứu xây dựng mới cầu A v-ợt
qua sông B .
Các căn cứ lập dự án
Căn cứ quyết định số 1206/2004/QD UBND ngày11 tháng 12 năm 2004 của UBND
tỉnh E về việc phê duyệt qui hoạch phát triển mạng l-ới giao thông tỉnh E giai đoạn
1999 - 2010 và định h-ớng đến năm 2020.
Căn cứ văn bản số 215/UB - GTXD ngày 26 tháng 3 năm 2005 cña UBND tØnh E cho phÐp
Së GTVT lËp Dù án đầu t- cầu A nghiên cứu đầu t- xây dựng cầu A.
Căn cứ văn bản số 260/UB - GTXD ngày 17 tháng 4 năm 2005 của UBND tỉnh E về
việc cho phép mở rộng phạm vi nghiên cứu cầu E về phía Tây sông B.
Căn cứ văn bản số 1448/CĐS - QLĐS ngày 14 tháng 8 năm 2001 của Cục đ-ờng sông
Việt Nam.
Phạm vi của dự án:
- Trên cơ sở quy hoạch phát triển đến năm 2020 của hai huyện C-D nói riêng và tỉnh Thỏi
Bỡnh nói chung, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng tuyến nối hai huyện C-D

I.2 Đặc điểm kinh tế xà hội và mạng l-ới giao thông :
I.2.1 Hiện trạng kinh tế xà hội tỉnh Thỏi Bỡnh:
I.2.1.1 Về nông, lâm, ng- nghiệp

-Nông nghiệp tỉnh đà tăng với tốc độ 6% trong thời kỳ 1999-2000. Sản xuất nông nghiệp
phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt, chiếm 70% giá trị sản l-ợng nông nghiệp, còn lại là chăn
nuôi chiếm khoảng 30%.
Tỉnh có diện tích đất lâm ngiệp rất lớn thuận lợi cho trông cây và chăn nuôi gia súc, gia cầm
Với đ-ờng bờ biển kéo dài, nghề nuôi trồng và đánh bắt thuỷ hải sản cũng là một thế mạnh
đang đ-ợc tỉnh khai thác
I.2.1.2 Về th-ơng mại, du lịch và công nghiệp
-Trong những năm qua, hoạt động th-ơng mại và du lịch bát đầu chuyển biến tích cực. Tỉnh
QuÃng NgÃi có tiềm năng du lịch rất lớn với nhiều di tích, danh lam thắng cảnh. Nếu đ-ợc đầu tkhai thác đúng mức thì sẽ trở thành nguồn lợi rất lớn.
Công nghiệp của tỉnh vẫn ch-a phát triển cao. Thiết bị lạc hậu, trình độ quản lý kém không đủ
sức cạnh tranh. Những năm gần đây tỉnh đà đầu t- xây dựng một số nhà máy lớn về vật liệu
xây dựng, mía, đ-ờng... làm đầu tàu thúc đẩy các ngành công nghiệp khác phát triển

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 3


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

I.2.2 Định h-ớng phát triển các ngành kinh tế chủ yếu
I.2.2.1 Về nông, lâm, ng- nghiệp
-Về nông nghiệp: Đảm bảo tốc độ tăng tr-ởng ổn định, đặc biệt là sản xuất l-ơng thực đủ
để đáp ứng nhu cầu của xà hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất khẩu. Tốc độ tăng tr-ởng

nông nghiệp giai đoạn 2006-2010 là 8% và giai đoạn 2010-2020 là 10%
Về lâm nghiệp: Đẩy mạnh công tác trồng cây gây rừng nhằm khôi phục và bảo vệ môi tr-ờng
sinh thái, cung cấp gỗ, củi
-Về ng- nghiệp: Đặt trọng tâm phát triển vào nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt là các loại
đặc sản và khai thác biển xa
I.2.2.2 Về th-ơng mại, du lịch và công nghiệp
Tập trung phát triển một số ngành công nghiệp chủ yếu:
-Công nghiệp chế biến l-ơng thực thực phẩm, mía đ-ờng
-Công nghiệp cơ khí: sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây
dựng, sửa chữa và đóng mới tàu thuyền.
-Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản cuất xi măng, các sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch
bông, tấm lợp, khai thác cát sỏi
Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo gái trị kim ngạch của vùng là 1 triệu USD năm 2010 và 3 triệu
USD năm 2020. Tốc độ tăng tr-ởng là 7% giai đoạn 2006-2010 và 8% giai đoạn 2011-2020

I.2.3 Đặc điểm mạng l-ới giao thông:
I.2.3.1 Đ-ờng bộ:
-Năm 2000 đ-ờng bộ có tổng chiều dài 1000km, trong đó có gồm đ-ờng nhựa chiếm
45%, đ-ờng đá đỏ chiếm 35%, còn lại là đ-ờng đất 20%
Các huyện trong tỉnh đà có đ-ờng ôtô đi tới trung tâm. Mạng l-ới đ-ờng phân bố t-ơng đối
đều.
Hệ thống đ-ờng bộ vành đai biên giới, đ-ờng x-ơng cá và đ-ờng vành đai trong tỉnh còn
thiếu, ch-a liên hoàn
I.2.3.2 Đ-ờng thuỷ:
-Mạng l-ới đ-ờng thuỷ của tỉnh Thỏi Bỡnh khoảng 200 km (ph-ơng tiện 1 tấn trở lên có
thể đi đ-ợc). Hệ thống đ-ờng sông th-ờng ngắn và dốc nên khả năng vận chuyển là khó khăn.
I.2.3.3 Đ-ờng sắt:
- Hiện tại tỉnh Thỏi Bỡnh có hệ thống vấn tỉa đ-ờng sắt Bắc Nam chạy qua
I.2.3.4 Đ-ờng không:
- Có sân bay V nh-ng chỉ là một sân bay nhỏ, thực hiện một số chuyến bay nội địa

I.2.4 Quy hoạch phát triển cơ sở hạ tầng:
-Tỉnh lộ E nối từ huyện C qua sông B đến huyện D. Hiện tại tuyến đ-ờng này là tuyến
đ-ờng huyết mạch quan trộng của tỉnh. Tuy nhiên tuyến lại đi qua trung tâm thị xà C là một
điều không hợp lý. Do vậy quy hoạch sẽ nắn đoạn qua thị xà C hiện nay theo vành đai thị xÃ.

I.2.5 Các quy hoạch khác có liên quan:
-Trong định h-ớng phát triển không gian đến năm 2020, việc mở rộng thị xà C là tất yếu. Mở
rộng các khu đô thị mới về các h-ớng và ra các vùng ngoại vi.
Dự báo nhu cầu giao thông vận tải do Viện chiến l-ợc GTVT lập, tỷ lệ tăng tr-ởng xe nh- sau:

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 4


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

Theo dự báo cao:

Ô tô: 2005-2010: 10%
2010-2015: 9%
2015-2020: 7%
Xe máy: 3% cho các năm

Xe thô sơ: 2% cho các năm
Theo dự báo thấp:
Ô tô: 2005-2010: 8%
2010-2015: 7%
2015-2020: 5%
Xe máy: 3% cho các năm
Xe thô sơ: 2% cho các năm

I.3 đặc điểm về điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu:
I.3.1 Vị trí địa lý
- Cầu A v-ợt qua sông B nằm trên tuyến E đi qua hai huyện C và D thuộc tỉnh Thỏi Bỡnh.
Dự án đ-ợc xây dựng trên cơ sở nhu cầu thực tế là cầu nối giao thông của tỉnh với các tỉnh lân
cận và là nút giao thông trọng yếu trong việc phát triển kinh tế vùng.
Địa hình tỉnh Thỏi Bỡnh hình thành 2 vùng đặc thù: vùng đồng bằng ven biển và vùng núi phía
Tây. Địa hình khu vực tuyến tránh đi qua thuộc vùng đồng bằng, là khu vực đ-ờng bao thị xÃ
C hiện tại. Tuyến cắt đi qua khu dân c-.
Lòng sông tại vị trí dự kiến xây dựng cầu t-ơng đối ổn định, không có hiện t-ợng xói lở lòng
sông.
Thnh phố Thỏi Bỡnh l thnh phố thuộc tỉnh lỵ, trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá,
khoa học kỹ thuật và an ninh- qc phßng cđa tØnh Qu·ng Ng·i; thành phè Quảng NgÃi nằm
vị trí gần trung độ của tỉnh (cách địa giíi vỊ phÝa B¾c 28 Km, phÝa Nam 58 Km, phía Tây 57
Km, cách bờ biển 10 Km); cách thnh phố Đà Nẵng 123 km; cách thnh phố Quy Nhơn 170
km; c¸ch thành phè Hå ChÝ Minh 821 Km và cách thủ đô Hà Nội 889 Km. Có toạ độ địa lý từ
15005 đến 15008 vĩ độ Bắc v từ 108034 đến 108055 kinh độ Đông.
Địa giới hnh chính thnh phố QuÃng NgÃi
- Phía Bắc giáp huyện Sơn Tịnh,Nam giáp huyện T- Nghĩa
Số liệu đ-ợc tính đến cuối năm 2004
Dân số l 133.843 ng-ời, mật đô dân c- nội thành 10677 ng-ời /Km2.
Thành phố Thỏi Bỡnh có 10 đơn vị hành chính,08 ph-ờng,2 xÃ.
- Về điều kiện tự nhiên: Diện tích tự nhiên 37,12 Km2.Thành phố Thỏi Bỡnh nằm ven sông Trà

Khúc, địa hình bẵng phẳng, tròng vùng nội thị có núi Thiên Bút,núi Ông,sông Trà khúc, sông
Bàu Giang tạo nên môi tr-ờng sinh thái tốt,cảnh quan đẹp,mực n-ớc ngầm cao, địa chất ổn
định.Nhiệt độ trung bình hàng năm 270C, l-ợng m-a trung bình 2.000 mm, tổng giờ nắng
2.000-2.200 giờ/năm, độ ẩm t-ơng đối trung bình troang năm khoảng 85%,thuộc chế độ gió
mùa thịnh hành:Mùa hạ gió Đông Nam, mùa Đông gió Đông Bắc.
I.3.2 Điều kiện khí hậu thuỷ văn
I.3.2.1 Khí t-ợng
Về khí hậu: Tỉnh thanh hoá nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có những
đặc điểm cơ bản về khí hậu nh- sau:
- Nhiệt độ bình quân hàng năm: 270
GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HOÀNG VĂN VIÊN_100891

trang: 5


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

- Nhiệt độ thấp nhất :
120
- Nhiệt độ cao nhất:
380
Khí hậu chia làm 2 mùa rõ rệt, mùa m-a từ tháng 10 đến tháng 12
Về gió: Về mùa hề chịu ảnh h-ởng trực tiếp của gió Tây Nam hanh và khô. Mùa đông
chịu ảnh h-ởng của gió mùa Đông Bắc kéo theo m-a và rét

I.3.2.2 Thuỷ văn
Mức n-ớc cao nhất
HCN = 7.95m

Mực n-ớc thÊp nhÊt

HTN = - 0.25m

Mùc n-íc th«ng thun

HTT = 4.7m

 Sông thông thuyền cây trôi. Khổ thông thuyền cấp IV(40x6m )
Khẩu độ thoát n-ớc

L 0 = 285m

L-u l-ợng Q , L-u tốc v = 1.52m3/s

I.3.3 Điều kiện địa chÊt
Lớp số 1: Cát min
Lớp số 2: Sét nhão
Lớp số 3: Cát mịn
Lớp số 4 : Sét pha
Lớp số 5 : Cát mịn
Với 7 hố khoan theo đề bài
Ch-¬ng II:thiÕt kế cầu và tuyến
II.đề xuất các ph-ơng án cầu:

II.1.Các thông số kỹ thuật cơ bản:

Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật:
Cầu vĩnh cửu bằng BTCT ƯST và BTCT th-ờng
Khổ thông thuyền ứng với sông cấp V là: B = 40m; H =6m
 Khỉ cÇu: B= 9 + 2x1+2x0.5 =12m
Tần suất lũ thiết kế: P=1%
Quy phạm thiết kế: Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN-272.05
của Bộ GTVT

Tải trọng: xe HL93 và ng-ời 300 kg/m2
II.2. Vị trí xây dựng:
Vị trí xây dựng cầu A lựa chọn ở đoạn sông thẳng khẩu độ hẹp. Chiều rộng thoát n-ớc 285
m.

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VĂN VIÊN_100891

trang: 6


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

II.3. Ph-ơng án kết cấu:
Việc lựa chọn ph-ơng án kết cấu phải dựa trên các nguyên tắc sau:
Công trình thiết kế vĩnh cửu, có kết cấu thanh thoát, phù hợp với quy mô của tuyến vận
tải và điều kiện địa hình, địa chất khu vực.

Đảm bảo sự an toàn cho khai thác đ-ờng thuỷ trên sông với quy mô sông thông thuyền
cấp V.
Dạng kết cấu phải có tính khả thi, phù hợp với trình độ thi công trong n-ớc.
Giá thành xây dựng hợp lý.
Căn cứ vào các nguyên tắc trên có 3 ph-ơng án kết cấu sau đ-ợc lựa chọn để nghiên
cứu so sánh.
A. Ph-ơng án 1: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp đơn giản 7 nhịp 31 m, thi công theo ph-ơng pháp
bắc cầu bằng tổ hơp lao cầu.
Sơ đồ nhịp: 42+42+42+42+42+42+42=294 m.
Chiều dài toàn cầu: Ltc = 229 m
 KÕt cÊu phÇn d-íi:
+ Mè: Dïng mè U BTCT, mãng cäc khoan nhåi D=1m
+ Trơ: Dïng trơ th©n đặc mút thừa BTCT, móng cọc khoan nhồi D=1m
B. Ph-ơng án 2: Kết cấu cầu giàn thép ,vi 4 gin , mi gin 73m, thi công theo ph-ơng
pháp lao kéo dọc.
Sơ đồ nhịp: 73+73+73+73=292 m.
Chiều dài toàn cầu: Ltc = 309.6 m.
 KÕt cÊu phÇn d-íi:
+ Mè: Dïng mè U BTCT, mãng cäc khoan nhåi D=1m
+ Trô: Dïng trụ thân đặc mút thừa,móng cọc khoan nhồi D=1m
cọc khoan nhồi D= 1m.
Bảng tổng hợp bố trí các ph-ơng án

P.An

Thông
thuyền
(m)

Khổ

cầu
(m)

Sơ đồ
(m)

I

40*6

9+2*1

42+42+42+42+42+42+
42

294

II

40*6

9+2*1

73+73+73+73

292

L ( m)

Kết cấu nhịp

Cầu dầm đơn giản
BTCT DƯL
Kết cấu cầu giàn
thép

Ch-ơng Iii
Tính toán sơ bộ khối l-ợng các ph-ơng án
và lập tổng mức đầu t-

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HOÀNG VĂN VIÊN_100891

trang: 7


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

Ph-ơng án 1: Cầu dầm đơn giản
I. Mặt cắt ngang và sơ đồ nhịp:

- Khổ cầu: Cầu đ-ợc thiết kế cho 2 làn xe và 2 làn ng-ời đi
K = 9+ 2*1=11m
- Tổng bề rộng cầu kể cả lan can .
B =9+ 2*1+ 2x0,5 = 12m
- Sơ đồ nhịp: : 42+42+42+42+42+42+42=294 m (Hình vẽ : Trắc dọc cầu )

580 50

4200

+10.8

50
+10.8

4200

50

4200

+10.8
MNTT=+4.70

+5.3

MNCN=+ 7.95

50

4200

+10.8

50

4200

50

+10.8

4200

50

4200

+10.8

+10.8

50 580
+10.8

MNTT=+4.70

MNTT=+4.70
B= 40m , H= 6m

+4.8

+5.3

+2.4

+4

MNTN=-0.25

+2.1

+0.5

-1.7

-2.7

-3.5

6 c?c khoan nh?i
.dài 40m . d=100cm

-5.5

-8

6 c?c khoan nh?i
.dài 40m . d=100cm

-9.5

6 c?c khoan nh?i
.dài 40m . d=100cm

6 c?c khoan nh?i

.di 40m . d=100cm

-12

-27

-27.8

-32

M1

T1

T2

-14.5

-26.5

T3

T4

M2

T5

- Cầu đ-ợc thi công theo ph-ơng pháp lắp ghép.

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VĂN VIÊN_100891

trang: 8


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tèt nghiƯp

PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së

1. KÕt cÊu phÇn d-ới:
a.Kích th-ớc dầm chủ:Chiều cao của dầm chủ là h = (1/15 1/20)l = (2,0 1,5) (m),
chän h = 2.1(m). S-ờn dầm b = 20(cm)
Theo kinh nghiệm khoảng cách của dÇm chđ d = 2 3 (m), chän d = 2.4(m).
Các kích th-ớc khác đựơc chọn dựa vào kinh nghiệm và đ-ợc thể hiện ở hình 1.

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HOÀNG VĂN VIÊN_100891

trang: 9


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

dầm chủ
tl :1/25

15

20

240

25

210

15

30

20

20

65

Hình 1. Tiết diện dầm chủ

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIÊN_100891

trang: 10


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

MặT CắT NGANG Cầu
1/2 mặt cắt giữa nhịp
1/2 mặt cắt gối

100

100

i = 2%

35

i = 2%

50

86.5

50

1200
900

210

50

120

240

240

240

240

120

- Vật liệu dùng cho kết cấu.
+ Bê tông M300
+ Cốt thép c-ờng độ cao dùng loại S-31, S-32 của hÃng VSL-Thụy Sĩ thép cấu tạo dùng
loại CT3 và CT5
2. Kết cấu phần d-ới:
+ Trụ cầu:
- Dùng loại trụ thân đặc BTCT th-ờng đổ tại chỗ
- Bê tông M300
Ph-ơng án mãng: Dïng mãng cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh 100cm
+ Mè cầu:

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 11

25.5


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

- Dùng mố chữ U bê tông cốt thép
- Bê tông mác 300; Cốt thép th-ờng loại CT3 và CT5.
- Ph-ơng án móng: : Dùng móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính 100cm.
A. Chọn các kích th-ớc sơ bộ mố cầu.
Mố cầu M1,M2 chọn là mố trữ U, móng cọc với kích th-ớc sơ bộ nh- hình 3.
B.. Chọn kích th-ớc sơ bộ trụ cầu:
Trụ cầu chọn là trụ thân đặc BTCT th-ờng đổ tại chỗ,kích th-ớc sơ bộ hình 4.

240

240

240

240

120

300

580

210

75 75

120

400

20

280

550

400

25

250

800

50

300
500

440
50
50
800
600

100
200

40

250

100

500

vỏt
50x50

240

300

200

100

240

100

550
100

300

500
150
100

Hình 3. Kích th-ớc mố M1,M2

300

100

Hình 4. Kích th-ớc trụ T3

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HOÀNG VĂN VIÊN_100891

trang: 12

Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

II. Tính toán sơ bộ khối l-ợng ph-ơng án kết cấu nhịp:

dầm chủ
tl :1/25

15

20

240

25

20

30

20

210

15

65

h-ớc dÇm ngang :
ChiỊu cao hn = 2/3h = 1,4 (m).
ChiỊu réng s-ên bn = 12 16cm (20cm), chän bn = 20(cm).

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 13


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

Hình 2-2. Kích th-ớc dầm ngang.
II. Tính toán sơ bộ khối l-ợng ph-ơng án kết cấu nhịp:
-Cầu đ-ợc xây dựng với 7 nhịp 42(m) với 5 dầm T thi công theo ph-ơng
pháp lắp ghép.
1. Tính tải trọng tác dụng:
a) Tĩnh tải giai đoạn 1(DC):
*Ta có diện tích tiết diện dầm chủ đ-ợc xác định nh- sau(nhÞp 42m):
Ad =2.1x0,20 +1/2x0,15x0,2x2 +1,25x0,20 +0.3 x 0.65+ 1/2x0,2x0,2x2 = 0,935
(m2)
trọng l-ợng 1 dầm P A d .L. c 0.935x 42x 25 981.75(kN )
+Trọng l-ợng bản thân dầm coi là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài nhÞp:

DC dc

5. Ad .

c

5 x0,935x 25 116.875( KN / m)

*Ta cã diƯn tÝch tiÕt diƯn dÇm ngang :
Adn = 1/2(2+2.4)x0.15 + 2.2x 1.25=3.33 m2
Vdn=3.33 x0.2=0.666m3
DCdn=7x4x0.666x25/30=15.54KN/m
DC= DCdc + DCdn = 116.875 + 15.54 = 130.227 KN/m

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VĂN VIÊN_100891

trang: 14


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

b) Tĩnh tải giai đoạn 2(DW):

Trọng l-ợng lớp phủ mặt cầu

.Bê tông Asfalt dày trung bình 0,05 m có trọng l-ợng = 22,5 KN/m3
0,05.22,5 = 1,125 KN/m2
.Bê tông bảo vệ dày 0,03m có = 24 KN/m3
0,03.24= 0,72 KN/m2
.Lớp Raccon#7 ( Không tính trọng l-ợng lớp này)
.Lớp bê tông đệm dày 0,03m có = 24 KN/m3
0,03.24= 0,72 KN/m2
Tỉng céng t¶i träng líp phđ qtc = 1,125+0,72+0,72 = 2,565 KN/m2
Bề rộng mặt cầu B = 12m.
Do ®ã ta cã tÜnh t¶i r¶i ®Ịu cđa líp phđ mặt cầu là :
DWTCLP

2.565x12
KN
15.39
2
m

-Trọng l-ợng lan can:
180.0

535.0
130.0
50.0

270.0
255.0

75.0
500.0

gl c = [(1.3x0.180)+(0.50-0.18)x0.075+0.050x0.255+0.535x0.050/2+(0.500.230)x0.255/2]x2.5=0.6006 T/m
ThÓ tÝch lan can: Vl c = 2x0.24024x232 = 111.47(m3)
Cèt thÐp lan can: ml c = 0,15x111.47 = 16.72 T(hµm l-ợng cốt thép trong lan
can và gờ chắn bánh lấy bằng 150 kg/ m3)
Tĩnh tải giai đoạn II :
DWTC= DWTCLP+ 2.(DWTCLC) = 14.575+2.( 5,5) = 25.575 KN/m.

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HOÀNG VĂN VIÊN_100891

trang: 15


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

DWTT=1,5x25.575= 38.36KN/m.(Có nhân hệ số

1.5 )

p2

2. Chọn các kích th-ớc sơ bộ kết cấu phần d-ới:
- Kích th-ớc sơ bộ của mố cầu:
Mố cầu đ-ợc thiết kế sơ bộ là mố chữ U, đ-ợc đặt trên hệ cọc khoan nhồi. Mố chữ U có

nhiều -u điểm nh-ng nói chung tốn vật liệu nhất là khi cã chiỊu cao lín, mè nµy cã thĨ dïng
cho nhịp có chiều dài bất kỳ.
- Kích th-ớc trụ cầu:
Trụ cầu gồm có 6 trụ (T1, T2, T3, T4, T5,T6),đ-ợc thiÕt kÕ s¬ bé cã chiỊu cao trơ
+ T1=8.4m
+ T2= 8.7m
+T3= 13.5m
+T4= 10.3m
+ T5= 6.8m
+ T6= 6m

240

240

240

240

120

300

580

210

75 75

120

400

20

280

550

400

25

250

800

50

300
500

440
50
50
800
600

100
200

40

250

100

500

vỏt
50x50

240

300

200

100

240

100

550
100

300

500

150
100

300

100

2.1.Khối l-ợng bê tông côt thép kết cấu phần d-ới :

GVHD:Th.s. phạm văn th¸i
SV : HỒNG VĂN VIÊN_100891

trang: 16


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

50

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

40

vỏt
50x50

240

20

210

580

400

400

260

140

50

550

250

150

550

240

300
500

150
100

300

100

* Thể tích và khối l-ợng mố:
a.Thể tích và khối l-ợng mố:
-Thể tích bệ mãng mét mè
Vbm = 2.5 *5*12.7=158.75(m3)
-ThĨ tÝch t-êng c¸nh
Vtc = 2*(2.6*1.5 + 1/2*4*5.5 + 1.5*3)*0.4 = 14.72 (m3)
-ThĨ tÝch th©n mè
Vtm = (0.4*2.1+4.0*1.4)*12.7 = 81.8 ( m3)
-Tỉng thĨ tÝch mét mè
V1mè = Vbm + Vtc + Vtm = 158.75+ 14.72 + 81.8 =255.27 (m3)
-ThÓ tÝch hai mè
V2mè = 2*255.27= 510.5(m3)

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 17


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

-Hàm l-ợng cốt thép mè lÊy100 (kg/m3)
100*510.5= 51050(kg) = 51.05 (T)
b.Mãng trơ cÇu:
 Khèi l-ợng trụ cầu:
- Thể tích mũ trụ (cả 7trụ đều cã Vmị gièng nhau)
VM.Trơ= V1+V2= 0.75*12.7*2.5 +

6 11.7
2

*0.75*2.5= 37.4(m3)

- ThĨ tích bệ trụ : các trụ kích th-ớc giống nhau
Sơ bé kÝch th-íc mãng : B*A= 8*5-0.5*0.5=39.75 (m2)
Vbtr = 2.5*39.75 = 99.375 (m3)
- ThĨ tÝch th©n trơ: VTtr
+Trơ T1 cao 8.4-1.5=6.9 m
V 1ttr =(4.6*1.6 + 3.14*0.72)*6.9 = 45.06 (m3)
+Trô T2 cao 8.7-1.5=7.2 m
V 2ttr = V5tr=(4.6*1.6 +3.14*0.72 )*7.2= 69 (m3)
+Trô T3 cao 13.5-1.5=12 m
V 3ttr =(4.6*1.6 +3.14*0.72 )*12 = 106.77 (m3)
+ Trô T4 cao 10.3-1.5=8.8m
V 4ttr =(4.6*1.6 +3.14*0.72 )*8.8=78.29(m3)
+ Trô T5 cao 6.8.8-1.5=5.3m
V5tr=( 4.6*1.6 +3.14*0.72 )*5.3=47.15(m3)
+Trụ T6 cao6-1.5 =4.5m

V6tr =(4.6*1.6 + 3.14*0.72)*4.5=40.05(m3)
ThĨ tÝch toµn bé trơ (tÝnh cho 1 trơ)
VT1 = Vbtr + Vttr +Vmtr= 99.375+ 45.06 + 37.4 = 182.66 (m3)
VT2 = Vbtr + Vttr +Vmtr = 99.375+ 69 + 37.4= 205.77 (m3)
VT3 = Vbtr + Vttr +Vmtr = 99.375+ 106.77 +37.4= 243.56 (m3)
VT4 = Vbtr + Vttr +Vmtr = 99.375+ 78.29 +37.4=215.06(m3)
V5tr= Vbtr + Vttr +Vmtr = 99.375+ 47.15 +37.4=183.99(m3)
V6tr= Vbtr + Vttr +Vmtr = 99.375+ 40.05 +37.4=176.828(m3)
ThÓ tÝch toµn bé 6 trơ: (m3)
V = VT1+ VT2+ VT3 + VT4 + VT5 +VT6 =765.865(m3)
Khèi l-ỵng trơ: Gtrơ= 1.25 x 1206.865 x 2.5 = 3774.5 T
Sơ bộ chọn hàm l-ợng cốt thép thân trụ là 150 kg/m3, hàm l-ợng thép trong móng trụ là 80
kg/m3,hàm l-ợng thép trong mũ trụ là 100 kg/m3 .
Nên ta có : khối l-ợng cèt thÐp trong 6 trơ lµ
mth=3774.5 * 0.15+99.375x0.08+37.4 x0.1=577.87 (T)

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 18


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

2.2. Xác định sức chịu tải của cọc:

vật liệu :
- Bê tông cấp 50 cã fc’ =500 kg/cm2
- Cèt thÐp chÞu lùc AII cã Ra=2400kg/cm2
* . Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Sức chịu tải của cọc D=1000mm
Theo điều A5.7.4.4-TCTK sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc tính theo công thức sau
PV = .Pn .
Với Pn = C-ờng độ chịu lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn tÝnh theo c«ng thøc :
Pn = .{m1.m2.fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast)= 0,75.0.85[0,85. fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast]
Trong ®ã :
= HƯ số sức kháng, =0.75
m1,m2 : Các hệ số điều kiện làm việc.
fc =30MPa: Cường độ chịu nén nhỏ nhất của bêtông
fy =420MPa: Giới hạn chảy dẻo quy định của thép
Ac: DiƯn tÝch tiÕt diƯn nguyªn cđa cäc
Ac=3.14x10002/4=785000mm2
Ast: DiƯn tÝch cđa cốt thép dọc (mm2).
Hàm l-ợng cốt thép dọc th-ờng hợp lý chiếm vào khoảng 1.5-3%. với hàm l-ợng 2% ta có:
Ast=0.02xAc=0.02x785000=15700mm2
Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu là:
PV =0.75x0,85x[0,85x30x(785000-15700)+ 420x15700] = 16709.6x103(N).
Hay PV = 1670.9 (T).
*. Søc chÞu tải của cọc theo đất nền: Pn=Pđn
-Sức chịu tải của cọc đ-ợc tính theo công thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-05 )
Với cọc ma sát:
Có:

Pđn =

pq*PP+ qs*PS

Pp = qp.Ap

Ps = qs.As
+Pp : sức kháng mũi cọc (N)
+Ps : sức kháng thân cọc (N)
+qp : sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
+qs : sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
q s =0,0025.N i

0,19(MPa)_Theo Quiros&Reese(1977)

+As : diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
+Ap : diện tích mũi cọc (mm2)
+

qp

: hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng
cho các ph-ơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức
kháng thân cọc. Đối với đất cát

qp

= 0,55.

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HOÀNG VĂN VIÊN_100891

trang: 19

Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

+

qs

đồ án tèt nghiƯp

PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së

: hƯ sè søc kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các
ph-ơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng
thân cọc. Đối với đất sét

qs

= 0,65.Đối với đất cát

qs

= 0,55.

- Sức kháng thân cọc của Mố :
Khi tính sức kháng thành bên bỏ qua 1D tính từ chân cọc trở lên.
Sức chịu tải của cọc trụ M1 theo ma sát thành bên
-Sức kháng mũi cọc: PP = 0,057.N.103 = 0,057.40.1000 =2280 (KN)
Tổng sức chịu tải của một cọc đơn:

Pđn = 0,55.PP+0,55.PS = 0,55x2280+0,55x6045 = 4578 (KN) =457.8(T)
- Sức kháng thân cọc của Trụ :
Khi tính sức kháng thành bên bỏ qua 1D tính từ chân cọc trở lên.
Sức chịu tải của cọc trụ T3 theo ma sát thành bên-Sức kháng mịi cäc:
PP = 0,057.N.103 = 0,057.40.1000 = 2280(KN)
Tỉng søc chÞu tải của một cọc đơn:
Pđn = 0,55. PP+0,55.PS = 0,55x2280+0,55x6284= 4710(KN) =471(T)
3.Tính toán số l-ợng cọc móng mố và trụ cầu:
3.1.Tĩnh tải:

Gồm trọng l-ợng bản thân mố và trọng l-ợng kết cấu nhịp
Trọng l-ợng kết cấu nhịp :
-Do trọng l-ợng bản thân dầm đúc tr-ớc:

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VĂN VIÊN_100891

trang: 20


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tèt nghiƯp

PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së

dÇm chđ
tl :1/25

15

20

240

25

20

30

20

210

15

65

Fl/2 =[(H- Hb) bw+(0.65 - bw)0.25 + (0.65 - bw)0.15 + (0.65 - bw)0.08 +
+ (0.8 - bw)0.15 + (0.8 - bw)0.15]
Fl/2 =[(2.1-0.2)0.2 + (0.65-0.2)0.25 + (0.65-0.2)0.15 + (0.65-0.2)0.08 +
+(0.8-0.2)0.15+(0.8-0.2)0.15] =0.722 ( m 2 )
Fgèi = (H- Hb)0.65 + (0.2 x 0.15) + (0.15 x 0.05)
= (2.1-0.2)0.65 + 0.03 + 0.005 = 1.135 ( m 2 )
gdch = [Fl/2 ( L- 6 ) + Fgèi x 4 +( Fl/2+ Fgèi) x 2/2] C /L
= [0.722(41.4 - 6) + 1.135 x 4 +(0.722 + 1.135) x 1]2.5/41.4
= 1.98 (T/m)
gdch =1.98(T/m) víi nhÞp L=42m

-Do mèi nèi:
gmn = bmn x hb x C
=0.5x0.2x24= 2.4(T/m)
-Do dÇm ngang :
gn = (H - Hb - 0.25)(s - bw )( bw / L1 ) C

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HOÀNG VĂN VIÊN_100891

trang: 21


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

Trong đó:
L1 = L/n =41.4/5 = 8.28 (m): Khoảng cách giữa 2 dầm ngang
=> gn = (2.1 - 0.2 - 0.25 )( 2.4 - 0.2 )(0.2/8.28)2.5 = 0.24 (T/m)
- Khối l-ợng lan can, sơ bộ lấy:
glc = 0.11 T/m
- Trọng l-ợng lớp phủ mặt cầu:
Gồm 5 lớp:
Bê tông alpha: 5cm;
Lớp bảo vệ: 4cm;
Lớp phòng n-ớc: 1cm
Đệm xi măng 1cm

Lớp tạo độ dốc ngang: 1.0 1.2 cm
2
Trên 1m của kết cấu mặt đ-ờng và phần bộ hành lấy sơ bộ : g = 0.35 T/m2
glp =0.35 x 12 =3.85T/m
3.2. Xác định áp lực tác dụng lên mố:

tĩnh tải

42m

1

Hình 3-1 Đ-ờng ảnh h-ởng áp lực lên mố
DC = Pmố+(gdầm+gmn+glan cann)x
=(255.27x2.5)+ [1.98x5+2.4+0.11]x0.5x42= 884.56 T
DW = glớpphủx =3.85x42= 161.7T
-Hoạt tải:
Theo quy định của tiêu chuẩn 22tcvn272-05 thì tải trọng dùng thiết kế là giá trị bất lợi nhất
của tổ hợp:
+Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế
+Xe tải 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế
+(2 xe tải 3 trục+tải trọng làn+ tải trọng ng-ời)x0.9

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 22


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG

Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

Tính áp lực lên mố do hoạt tải:
+Chiều dài nhịp tinh toán: 41.4 m

41.4
0.3T/m
0.93T/m

11T 11T
1.2m
14.5T 14.5T 3.5T
4.3m
4.3m

1 0.961 0.859 0.717

Hình 2-2 Sơ đồ xếp tải lên đ-ờng ảnh h-ởng áp lực mố
Từ sơ đồ xếp tải ta có phản lực gối do hoạt tải tác dụng nh- sau
- Với tổ hợp HL-93K(xe tải thiết kế+tải trọng làn+ng-ời đi bộ):
LL=n.m.(1+IM/100).(Piyi) + n.m.Wlàn.
PL=2Png-ời.
Trong đó:
n : số lµn xe n=2
m : hƯ sè lµn xe
IM:lùc xung kÝch của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100)=1.25

Pi : tải trọng trục xe, yi: tung độ đ-ờng ảnh h-ởng
:diện tích đ-ởng ảnh h-ởng
Wlàn, Png-ời: tải trọng làn và tải trọng ng-ời
Wlàn=0.93T/m, Png-ời=0.3 T/m
+LLxetải=2x1x1.25x(14.5+14.5x0.859+3.5x0.717)+2x1x0.93x(0.5x41.4)=101.9T
PL=2x0.3x(41.4x0.5)= 12.5 T
+ LLxe tải 2 trục= 2x1x1.25x(11+11x0.961)+2x1x0.93x(0.5x41.4)= 91.375 T
PL=2x0.3x(41.4x0.5)= 12.5 T
Vậy tổ hợp HL đ-ợc chọn làm thiết kế

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 23


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tốt nghiệp

Phần 1: Thiết kế cỏ sở

Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là:
Nguyên nhân
Nội
lực
P(T)

DC

DW

( D=1.25)

( W=1.5)

884.56 T
x1.25

LL
(

161.7 x1.5

LL

Trạng thái giới
hạn

PL

=1.75)

(

91.375T *1.75

=1.75)

PL

12.5x1.75

C-ờng độ I
1530

3.3. Xác định áp lực tác dụng trụ:

tĩnh tải
42m

42m
1

Hình 2-3 Đ-ờng ảnh h-ởng áp lực lên trụ
DC = Ptrụ+( gdầm+gmn+glan can+ ggờ chắn)x
= (765.85 x2.5)+ [1.98x5+2.4+0.11]x42
=1595.7T
DW = glớpphủx =3.85*42=161.7 T
-Hoạt tải:

GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HONG VN VIấN_100891

trang: 24


Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG
Khoa cầu đ-ờng

đồ án tèt nghiƯp

PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së

0.3T/m
14.5T

14.5T

4.3m

3.5T

4.3m
0.3T/m

42m

42m

0.861

0.861

1

0.3 T/m

11T 11T

1.2 m
42m

0.93 T/m

42m
0.96
1

0.3T/m
14.5T 14.5T 3.5T

14.5T 14.5T 3.5T

15m

4.3 m 4.3 m

42m

0.239 0.377 0.516

0.93T/m

4.3 m 4.3 m

42m

1 0.861 0.722

Hình 2-4 Đ-ờng ảnh h-ởng áp lực lên móng
LL=n.m.(1+IM/100).(Pi.yi)+n.m.Wlàn.
PL=2Png-ời.
Trong đó
n: số làn xe, n=2
m: hệ số lµn xe, m=1;
IM:lùc xung kÝch cđa xe, khi tÝnh mè trụ đặc thì (1+IM/100)=1.25
Pi: tải trọng trục xe, yi: tung độ đ-ờng ảnh h-ởng
:diện tích đ-ởng ảnh h-ởng
Wlàn, Png-ời: tải trọng làn và tải trọng ng-ời
GVHD:Th.s. phạm văn thái
SV : HOÀNG VĂN VIÊN_100891

trang: 25