thuyết minh 3 phương án cầu ( cầu dầm liên tục , cầu dầm extradoesd , cầu vòm nhồi BTCT ) Đại học Xây Dựng Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU
___________________

NHĨM:

12

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Trần Văn Tú

218962

62CD4

Phan Trung Hiếu

78862

62CD4

Đoàn Việt Hưng

92062

62CD4

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển

Hà Nội, 30/07/2021


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG ...................................................................................... 3
1.1.

MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 3

1.2.

MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .............................................................. 3

1.2.1.

Mục tiêu ..................................................................................................................... 3

1.2.2.

Phạm vi nghiên cứu.................................................................................................... 3

CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH ......................................... 4
2.1.

VỊ TRÍ ĐỊA LÝ ......................................................................................................... 4

2.2.

ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH ............................................................................................ 4

2.3.

ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT ........................................................................................... 4

2.4.

ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU .............................................................................................. 4

2.4.1.

Nhiệt độ khơng khí ..................................................................................................... 5

2.4.2.

Mưa ............................................................................................................................ 5

2.4.3.

Độ ẩm ......................................................................................................................... 5

2.4.4.

Gió .............................................................................................................................. 6

2.5.

ĐIỀU KIỆN THỦY VĂN .......................................................................................... 6

2.5.1.

Đặc điểm thủy văn tại khu vực xây dựng cầu ............................................................ 6

2.5.2.

Tần suất thiết kế ......................................................................................................... 6

2.5.3.

Mực nước thiết kế ...................................................................................................... 6

2.5.4.

Khổ thơng thuyền ....................................................................................................... 6

CHƯƠNG 3. QUY MƠ CƠNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT ......................... 7
3.1.

QUY TRÌNH, TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG ................................................................. 7

3.2.

CẤP HẠNG CƠNG TRÌNH ...................................................................................... 7

3.3.

MẶT CẮT NGANG CẦU ......................................................................................... 7

CHƯƠNG 4. CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU ................................................................ 8
4.1.

NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ ....................................................................................... 8

4.2.

LỰA CHỌN KẾT CẤU NHỊP DẪN......................................................................... 8

4.3.

LỰA CHỌN KẾT CẤU MÓNG ............................................................................... 8

4.4.

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU CHÍNH, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU . 9

4.4.1.

Phương án 1: Cầu dầm liên tục 3 nhịp ....................................................................... 9

i


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

4.4.2.

Phương án 2: Cầu dầm liên tục nhiều nhịp ................................................................ 9

CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN ............................... 10
5.1.

PHƯƠNG ÁN 1: CẦU DẦM LIÊN TỤC ............................................................... 10

5.1.1.

Giới thiệu chung ....................................................................................................... 10

5.1.2.

Phương án kết cấu .................................................................................................... 10

5.1.2.1.

Kết cấu phần trên ..................................................................................................... 10

5.1.2.2.

Kết cấu phần dưới .................................................................................................... 15

5.1.3.

Vật liệu ..................................................................................................................... 17

5.1.4.

Tính tốn khối lượng sơ bộ ...................................................................................... 17

5.1.4.1.

Khối lượng nhịp chính ............................................................................................. 18

5.1.4.2.

Khối lượng nhịp dẫn. ............................................................................................... 18

5.1.4.3.

Khối lượng trụ. ......................................................................................................... 19

5.1.4.4.

Khối lượng mố.......................................................................................................... 20

5.1.5.

Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ..................................................................... 21

5.1.5.1.

Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ mố A1, A2. ................................................. 21

5.1.5.2.

Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp dẫn. .............................................. 23

5.1.5.3.

Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp chính. ........................................... 26

5.1.6.

Xác định sức chịu tải của cọc. .................................................................................. 31

5.1.6.1.

Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu.(A.5.7.4.4). .......................................... 31

5.1.6.2.

Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền.............................................................. 32

5.1.7.

Xác định, bố trí cọc cho các mố trụ. ........................................................................ 35

5.1.7.1.

Mố A1.36

5.1.7.2.

Trụ Dẫn P10. ........................................................................................................... 36

5.1.7.3.

Trụ chuyển tiếp P9 : ................................................................................................. 37

5.1.7.4.

Trụ khung nhịp chính P8 : ....................................................................................... 38

5.1.7.6.

Tổng khối lượng của Cầu : ...................................................................................... 39

ii


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.

MỞ ĐẦU

Cầu HT nằm trong dự án đường cao tốc Hà Tĩnh – Vinh. Cầu vượt qua sông HT
thuộc huyện Nghi Xuân – Hà Tĩnh. Cầu được xây dựng để đáp ứng nhu cầu giao thông đang
tăng của hai tỉnh Hà Tĩnh và Nghệ An, đồng thời góp phần hồn thiện mạng lưới giao thơng
đường bộ, đảm bảo tính xuyên suốt của tuyến giao thông huyết mạch từ Bắc vào Nam và
ngược lại.

1.2.

MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.2.1.

Mục tiêu

1.2.2.

−

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới văn hóa, xã hội, quốc phịng, kinh tế, giao
thơng vận tải của địa phương và của cả nước.

−

Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp thiết kế tuyến, cầu.

−

Xác định quy mô, tiêu chuẩn thiết kế.

−

Xác định tổng mức đầu tư.

−

Đề xuất các phương thức thực hiện dự án.

Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu khả thi gồm những nội dung:

−

Nghiên cứu các yếu tố tác động như văn hóa, xã hội, phong tục tập quán, nhu
cầu đi lại của địa phương, cũng như nhu cầu đi lại hướng ngoại.

−

Đánh giá hiẹn trạng khai thác trên tuyến đường hiện có.

−

Nghiên cứu điều kiện nhân lực, điều kiện tự nhiên của khu vực xây dựng cơng
trình.

−

Lựa chọn quy mơ cơng trình và tiêu chuẩn kỹ thuật.

−

Nghiên cứu các phương án, giải pháp xây dựng.

−

Xác định tổng mức đầu tư.

−

Phân tích hiệu quả kinh tế.

−

Kiến nghị phương án đầu tư.

3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH
VỊ TRÍ ĐỊA LÝ

2.1.

Cầu HT thuộc huyện Yên Mỹ tỉnh Hưng Yên, nằm trên tuyến đường thuộc dự án
đường cao tốc nối thành phố Hưng Yên và thành Hải Dương, ở miền bắc Việt Nam.
ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH

2.2.

Cầu được xây dựng bắc qua sơng HT nằm ở khu vực đồng bằng nên có bãi sơng
rộng. Lịng sơng khá sâu, thoải dần về hai bên. Hai bên bờ tương đối đối xứng.
ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT

2.3.

Trong giai đoạn thiết kế cơ sở, trên mặt cắt sông rộng 517 m, tiến hành khoan 5 lỗ
theo lý trình. Các lỗ khoan số 1,2,3,4,5 lần lượt được thực hiện và cho kết quả khoan khảo sát
được thể hiện bảng sau:

Bảng 2-1. Số liệu địa chất.

Lớp 1

Hố khoan số :
Lý trình (m) :
Cát hạt nhỏ pha sét

1
58
1.6

2
167
1.9

3
267
2.2

4
397
2.1

5
452
1.8

Lớp 2

sét loang lổ lẫn sạn

14

14.2

14.1

15

12

Lớp 3

cát hạt trung lẫn sỏi
Đá Granit ít phong
hóa

9.5

7

9.4

7.2

7.3

-

-

-

-

-

Lớp
đất

Lớp 4

6
517
1.5
15
7.5

Nhận xét:

2.4.

−

Từ kết quả khảo sát địa chất cho thấy phạm vi chiều sâu khoan lớp tương đối từ 2.5m
đến m. Lớp 4 là đá Granit là lớp đất tốt.

−

Móng mố trụ cầu là kết cấu chịu tải trọng lớn, do vậy kiến nghị sử dụng móng cọc
khoan nhồi, có đường kính lớn hơn 1m, chiều sâu đáy cọc đặt ở lớp đá Granit.

ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU

Khí hậu chung của nước Việt Nam là nhiệt đới ẩm gió mùa, ngồi ra ở khu vực miền
trung Việt Nam còn chịu thời tiết khắc nghiệt. Mùa hè nắng nóng, chịu ảnh hưởng của gió
Lào, mùa thu mưa nhiều và thường có bão đổ bộ.

4


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

2.4.1.

Nhiệt độ khơng khí
Bảng 2-2. Đặc trưng nhiệt độ
Đặc trưng

Nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình hằng năm

25ºC

Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất

35ºC

Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất

16ºC

Biên độ dao động nhiệt trong ngày

5ºC

Qua thống kê cho thấy biên độ nhiệt thay đổi trong năm lớn, mùa hè thì nắng nóng
kéo dài, mùa đơng thì lạnh, biên độ nhiệt giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 19ºC. Như
vậy trong quá trình thi công đổ bê tông hay lắp đặt gối nên chọn những tháng có nhiệt độ xấp
xỉ nhiệt độ trung bình năm để hạn chế ứng suất, biến dạng do co ngót.

2.4.2.

Mưa

Miền bắc Việt Nam phân biệt hai mùa mưa, khô rõ rệt. Mùa mưa xuất hiện từ tháng
7 đến tháng 11, tập trung vào tháng 8,9,10. Lưu lượng khá lớn từ 1500mm đến 2100mm. Vào
những tháng mưa nhiều, số ngày mưa trong tháng có thể lên tới 20 ngày. Mùa khô kéo dài từ
tháng 12 đến tháng 6 năm sau, mùa ít mưa nhất từ tháng 12 đến tháng 2, vào những tháng này
chủ yếu là mưa phùn với lưu lượng nhỏ từ 30mm đến 70mm.
Bảng 2-3. Đặc trưng cơ chế mưa
Đặc trưng

Lưu lượng

Lượng mưa trung bình năm

1700mm

Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất

1900mm

Lượng mưa trung bình tháng nhỏ nhất

60mm

Lượng mưa ngày lớn nhất đo được

2.4.3.

2100mm

Độ ẩm
Bảng 2-4. Đặc trưng độ ẩm
Đặc trưng

%

Độ ẩm tương đối trung bình năm

80

Độ ẩm trung bình tháng cao nhất

90

5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

Độ ẩm trung bình tháng thấp nhất

65

Độ ẩm thấp tuyệt đối

51

2.4.4.

Gió
Tốc độ gió trung bình tại khu vực xây dựng cầu đo được 25m/s.

2.5.

ĐIỀU KIỆN THỦY VĂN

2.5.1.

Đặc điểm thủy văn tại khu vực xây dựng cầu

Hệ thống sông HT nằm ở miền trung Việt Nam, vào mùa mưa có lượng nước đổ về
lớn. Tại vị trí xây dựng cầu yêu cầu khẩu độ thoát nước là 472m.

2.5.2.

Tần suất thiết kế
Tần suất thiết kế cầu: P= 1%.
Tức là thiết kế ở mức nước lũ 100 năm xuất hiện một lần.

2.5.3.

Mực nước thiết kế

−

Mực nước cao nhất ( ứng với tần suất 1%):

+9.4m

−

Mực nước thông thuyền:

+6.9m

(mực nước cao nhất đảm bảo tàu thuyền đi lại an tồn)
−

Mực nước thấp nhất:

-4.1m

Mực nước thi cơng

(ứng với tần suất 10%, sử dụng để quyết định biện pháp thi công)
Khổ thông thuyền
Theo phân loại sông từ số liệu đã có, sơng thuộc cấo III có khổ thơng thuyền:
60m × 7m.

60

7

2.5.4.

Hình 2-1. Khổ thơng thuyền

6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

CHƯƠNG 3. QUY MƠ CƠNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT
QUY TRÌNH, TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG

3.1.

−

Tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823-2017

CẤP HẠNG CƠNG TRÌNH

3.2.

−

Cầu là cơng trình vĩnh cửu, tuổi thọ thiết kế 100 năm.

−

Cầu được thiết kế nhịp lớn để vượt qua mặt cắt sông đảm bảo thông thương dưới
cầu.

MẶT CẮT NGANG CẦU

3.3.
−

Khổ cầu

−

Tổng bề rộng mặt cầu: 9.5(m).

−

Hai lan can

: 8.5 + 0.5×2 (m).
: 2×0.5 (m).

7

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

CHƯƠNG 4. CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU
4.1.

NGUN TẮC THIẾT KẾ
Cơng trình phải được thiết kế hướng tới các u cầu sau:

4.2.

−

Cơng trình thiết kế phải đảm bảo phù hợp với các yêu cầu quy hoạch phát triển
mạng lưới giao thông của vùng cũng như của cả nước.

−

Đáp ứng lưu lượng qua lại trên cầu.

−

Phù hợp với cảnh quan, kiến trúc xung quanh.

−

Hạn chế ảnh hưởng đến điều kiện sinh sống, văn hóa xã hội của khu vực.

−

Đảm bảo yêu cầu thông thương dưới sơng.

−

Thỏa mãn tổng chiều dài thốt nước của cầu, hạn chế làm thay đổi điều kiện
dịng chảy trên sơng.

−

Áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong chế tạo và thi cơng, đẩy mạnh hiện
đại hóa trong chế tạo cơ giới hóa trong thi cơng.

−

Lựa chọn phương án phù hợp ngồi đảm bảo tính kỹ thuật cịn phải đảm bảo
tính kinh tế và kiến trúc.

LỰA CHỌN KẾT CẤU NHỊP DẪN

Cầu dẫn được lựa chọn đặt vào khu vực bãi sơng, nơi có chiều cao trụ khơng lớn.
Ngun tắc chọn kết cấu nhịp dẫn phải đảm bảo phù hợp với cầu chính. Đẩy mạnh cơng tác
hiện đại hóa trong chế tạo, cơ giới hóa trong thi cơng. Rút ngắn thời gian thi công tahi công
trường, tăng hiệu quả kinh tế của tồn bộ phương án cầu vượt sơng.
Dựa vào các ý định về kết cấu nhịp chính, và các điều kiện nêu trên chọn kết cấu
nhịp cầu dẫn là kết cấu nhịp dầm đơn giản bán lắp ghép tiết diện chữ I bằng BTCT DƯL căng
sau có chiều dài dầm 40 m.

4.3.

LỰA CHỌN KẾT CẤU MÓNG

Trong nghành cầu, kết cấu móng thường được sử dụng là móng cọc (cọc đóng, cọc
khoan nhồi).
Với điều kiện địa chất vị trí sơng cầu bắc qua, trong đồ án này xin ý kiến chọn loại
cọc khoan nhồi với 2 loại đường kính:
−

Loại 1: Cọc khoan nhồi D2m sử dụng cho trụ nhịp chính.

−

Loại 2: Cọc khoan nhồi D1.5m sử dụng cho trụ nhịp dẫn và mố.

Chiều dày bệ móng phụ thuộc vào đường kính cọc nên chọn từ 1-5m.

8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

Kiến nghị chọn:

4.4.

−

Bệ móng trên cọc khoan nhồi đường kính 2m có bề dày 3m.

−

Bệ móng trên cọc khoan nhồi đường kính 1.5m có bề dày 2m.

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU CHÍNH, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
Yêu cầu chung:
−

Chiều dài nhịp chính phải thỏa mãn điều kiện cho các thuyền bè qua lại an tồn,
phù hợp với mặt cắt ngang sơng và phù hợp với loại kết cấu cũng như phương
pháp thi cơng dự kiến.

−

Dựa vào số liệu về địa hình của mặt cắt ngang sông, cũng như điều kiện địa chất
thủy văn và cấp sông, kiến nghị chọn giải pháp cầu chímh là kết cấu cầu nhịp
lớn có chiều dài nhịp chính lớn hơn 100m, để tránh phải làm nhiều trụ ở vị trí
sơng sâu, hạn chế giao thơng thủy và cản trở dòng chảy.

Dựa vào các nhận xét trên, đề xuất một số phương án kết cấu phù hợp công nghệ thi
công hiện hành:

4.4.1.

Phương án 1: Cầu dầm liên tục 3 nhịp
Sơ đồ cầu: 3@40m + 70m +100m + 70m + 3@40m.
Cầu chính là ba nhịp liên tục 70m + 100m + 70m, thi công bằng phương pháp đức
hẫng cân bằng.
Mặt cắt ngang cầu chính để phù hợp với phương pháp thi công đúc hẫng cân bằng

chọn mặt cắt ngang dạng hình hộp 2 vách có:
1

−

Chiều cao trên trụ: Hp = 6.25 m (=16 𝐿𝑛ℎ ).

−

Chiều cao giữa nhịp: hc = 3m (=33.3 𝐿𝑛ℎ ).

1

Nhịp dẫn:
−

Kết cấu nhịp dẫn là kết cấu BTCT DƯL bán lắp ghép tiết diện chữ I căng sau,
có chiều dài dầm 40m, chiều cao dầm 1.8m, bản mặt cầu đổ tại chỗ dày 20cm.

−

Phía bên trái cầu bố trí 3 nhịp dẫn, phía bên phải cầu bố trí 3 nhịp dẫn.

−

Số lượng dầm trên mặt cắt ngang: 6 dầm.

−

Khoảng cách giữa các dầm 1.9m.

Kết cấu phần dưới:

4.4.2.

−

Nhịp chính: Trụ đặc hình ovan đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính 2m.

−

Nhịp dẫn: Trụ BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính 1.5m.

Phương án 2: Cầu dầm EXTRADOSED

9


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN
5.1.

PHƯƠNG ÁN 1: CẦU DẦM EXTRADOED

5.1.1.

Giới thiệu chung

+18838

+17871

+19540

+18838

+17871

+16300

+16300

+14863
+9100

+7950
+6950

+2200

+14863
+9100
+7500

+3700
+2100
-2400

+2450
+850

+1600
+00

CÁT H? T NH? PHA SÉT

-5320
-6920

-11800

SÐT LOANG Lổ LẫN SạN

MNCN
MNTT
MNTN

-7650
-6500

-17150

-14000

-13150

-16000

-21300
CáT HạT TRUNG LẫN SỏI

-23500

-20920

-22650

Đá GRANIT íT PHONG HO¸

-30420

Hình 5-1. Mặt cắt dọc cầu
−

Sơ đồ cầu : 2@40m + 90m +140m + 90m + 2@40m

−

Khổ cầu: 8.5+2×0.5= 9.5m.

−

Sơng cấp III, khổ thơng thuyền: 60m×7m.

−

Độ dốc dọc:

Nhịp chính sử dụng độ dốc với bán kính cong: R=7262m
Nhịp dẫn mỗi bên thiết kế độ dốc dọc: 2%
−

5.1.2.

Độ dốc dọc ngang, tính từ tim cầu dốc 2% về mỗi phía.

Phương án kết cấu

5.1.2.1. Kết cấu phần trên
Phần cầu chính :
Sơ đồ nhịp :
−

Nhịp chính được đặt ở vị trí sơng sâu nhất, chiều dài nhịp phụ thuộc vào mặt cắt
ngang sông, khổ thông thuyền, phù hợp với phương án cầu và biện pháp thi
công đã lựa chọn, cũng như việc chọn sơ đồ cầu phải đảm bảo chiều dài thoát
nước.

−

Nhịp biên : 𝐿𝑏 = (0.6 ÷ 0.7)𝐿𝑔𝑖 , để moment dương ở nhịp biên và moment âm
trên trụ gần bằng nhau, từ đó đạt được giá trị moment lớn nhất là nhỏ nhất. Mặt
khác, chiều dài nhịp biên 𝐿𝑏 > 0.5𝐿𝑔𝑖 còn để đảm báo tránh phản lực âm trên
gối ở trụ khi có hoạt tải ở nhịp giữa.

−

Chọn sơ đồ nhịp chính là kết cấu dầm liên tục 3 nhịp (sơ đồ : 70m+100m+70m)

thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng.

Mặt cắt ngang :

10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

−

Sử dụng dầm hộp có độ cứng chống xoắn cao, ổn định phù hợp với công nghệ
thi công đúc hẫng. Bề rộng cầu 9.5m, nên chọn dầm hộp hai vách. Vách xiên tỉ
lệ 1 :6 để giảm bề rộng bản đáy và tạo tiết diện thốt gió thuận lợi.

−

Chiều cao dầm thay đổi phù hợp với biểu đồ bao moment.
1

1

1

Chiều cao trên gối : 𝐻𝑝 = (15 ÷ 20) 𝐿𝑔𝑖 . Chọn 𝐻𝑝 = 7𝑚 (= 20 𝐿𝑔𝑖 ).
1

1

Chiều cao giữa nhịp : ℎ𝑐 = (30 ÷ 40) 𝐿𝑔𝑖 và khơng nhỏ hơn 2m.
1

Chọn ℎ𝑐 = 4𝑚 ( 𝐿𝑔𝑖 )
35

Kích thước chi tiết mặt cắt ngang được thể hiện trên hình vẽ :
9500
500

300

4250

600

4250

300

500

850
1915

1915

420

1000

1800

7000

300

4000

420

4670

Hình 5-2. Mặt cắt ngang cầu
Chiều cao dầm thay đổi từ vị trí giữa nhịp đến vị trí trên trụ theo phương trình bậc
hai có dạng:
ℎ𝑥 = ℎ𝑐 + (𝐻𝑝 − ℎ𝑐 ) (

𝑥 2
)
𝐿ℎ

Trong đó:
ℎ𝑥 : Chiều cao dầm tại vị trí cách tiết diện có chiều cao hc một đoạn x.
𝐻𝑝 : Chiều cao dầm trên trụ.
ℎ𝑐 : Chiều cao dầm tại giữa nhịp.
11

(
5-1)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

𝐿ℎ : Chiều dài tính từ tiết diện có chiều cao 𝐻𝑝 đến tiết diện có chiều cao ℎ𝑐 (chiều
dài phần đoạn hẫng).
𝐿ℎ =

𝐿 − 𝐿ℎ𝑙 𝐵𝑡𝑟 140 − 2 3
−
=
− = 67.5 (𝑚)
2
2
2
2

(
5-2)

Thay số vào ta có phương trình chiều cao dầm:
𝑥 2
ℎ𝑥 = 4 + 3 (
)
67.5

(
5-3)

Bề dày bản đáy:
1

1

1

−

Bề dày bản đáy trên trụ lấy: 𝑡3 = (75 ÷ 200) 𝐿𝑔𝑖 . Chọn 𝑡3 = 1𝑚 (= 140 𝐿𝑔𝑖 ).

−

Bề dày bản đáy giữa nhịp lấy: 𝑡3 = 𝑀𝑎𝑥(18𝑐𝑚; 𝑡2 ⁄3 ; 3∅) .

Trong đó:
𝑡2 : Chiều dày vách.
∅: Đường kính bó cáp.
Chọn 𝑡3 = 0.3𝑚.
Bề rộng bản đáy tại vị trí cách tiết diện có bề dày nhỏ nhất đoạn Lx được tính theo
cơng thức sau:
𝑡3𝑥 = 𝑡3𝑐 +

𝑡3𝑝 − 𝑡3𝑐
𝐿𝑥
𝐿ℎ

(
5-4)

Thay số ta được:
𝑡3𝑥 = 0.3 +

0.7
𝐿
67.5 𝑥

(
5-5)

Các kích thước khác trên mặt cắt ngang được chọn như hình vẽ đảm bảo yêu cầu
chịu lực, thi công.
-mặt cắt cáp căng ngoài :

+18838

12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

Với chiều dài 1 mặt phẳng dây là 80m , số lượng dây nhịp biên là 9 dây và nhịp giữa
là 18 dây trên một mặt phẳng dây.
Hiện nay các bó cáp cường độ cao thường được tổ hợp từ các tao cáp đơn vì các tao
cáp đơn dễ vận chuyển, lắp đặt và thích hợp với các hệ thống neo hiện nay. Do đó sử dụng
các tao cáp đơn loại 15.2mm gồm 7 sợi thép Ø5.
Bảng thống kê sơ bộ cáp căng ngồi
Dây

Góc α

Chiều dài (m)

Số tao

F (m2)

Khối lượng
(T)

1
2
3
4
5
6
7
8
9

15
16
16
17
18
19
20
21
22

38.5
35.3
32.34
29.38
26.42
23.46
20.5
17.54
14.76

35
35
35
35
35
35
35
35
35

0.00635
0.00635
0.00635
0.00635
0.00635
0.00635
0.00635
0.00635
0.00635

1.91913
1.75962
1.61207
1.46452
1.31697
1.16942
1.02187
0.87433
0.73575

13


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

Hình 5-3. Mặt cắt trụ cáp

Phần cầu dẫn:
Sơ đồ nhịp:
Phía bên trái cầu chính bố trí 2 nhịp dẫn I40, phía bên phải bố trí 2 nhịp dẫn I40. Tiết
diện I bán lắp ghép căng sau. Thi công lao lắp bằng giá lao ba chân.
Mặt cắt ngang:
Trên mặt cắt ngang cầu bố trí 5 dầm I cách nhau 1.9m.
1

1

Chiều cao dầm: 𝐻 = (15 ÷ 20) 𝐿𝑛ℎ

1

Chọn 𝐻 = 1.8𝑚 (20 𝐿𝑛ℎ )
Các kích thước mặt cắt ngang được thể hiện trên hình vẽ:

14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

1040

110 120 80

850
650

225 200 225

250 200

1800

200

250 200

1800

1040

110 120 80

850
650

Hình 5-4. Mặt cắt ngang dầm nhịp dẫn.

9500

1850 200 1050

2050

500

500

8500
2%

950

1900

2%

1900

1900

1900

950

Hình 5-5. Mặt cắt ngang dầm dẫn.

5.1.2.2. Kết cấu phần dưới
−

Trụ, P7, P8 đặt dưới kết cấu nhịp cầu chính, có dạng thân đặc bằng bê tơng cốt
thép đặt trên hệ thống móng cọc khoan nhồi đường kính 2m.

−

Trụ A1, A2 dạng mố nhật (là dạng cải tiến của mố chữ U) đặt trên hệ thống
móng cọc khoan nhồi đường kính 1.5m.

−

Các kích thước của mố, trụ được thể hiện trên hình vẽ :

15


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

Hình 5-6. Chọn sơ bộ kích thước trụ cầu nhịp chính.

16


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

Hình 5-7. Chọn sơ bộ kích thước trụ cầu dẫn.

Hình 5-8. Chọn sơ bộ kích thước mố cầu.

5.1.3.

Vật liệu
Bê tơng:
−

Bê tơng dầm sử dụng bê tơng cường độ cao có cấp độ bền 45Mpa.

−

Bê tơng trụ và móng sử dụng bê tơng có cấp độ bền 30Mpa.

Cốt thép DƯL:
−

Sử dụng thép ASTM 416-1, cấp 270 độc chúng thấp có

−

Giới hạn kéo đứt fpu= 1860 Mpa.

−

Giới hạn chảy fpy= 1670 Mpa.

−

Modun đàn hôid Ep= 197000 Mpa.

−

Đường kính danh định: 15.1 mm.

−

Diện tích danh định: Aps = 140 mm2.

−

Khối lượng danh định: 1.102 kg/m.

Cốt thép thường:
Theo tiêu chuẩn ASTM:
Sử dụng loại thép có gờ có:
Giới hạn chảy fy= 420Mpa.
Modun đàn hồi Es= 200000 Mpa.

5.1.4.

Tính tốn khối lượng sơ bộ

17


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

5.1.4.1. Khối lượng nhịp chính
Khối lượng nhịp chính được tính bằng cách lấy tổng khối lượng các đốt (các đốt
được chia trùng với đốt thi cơng). Việc tính khối lượng của mỗi đốt được tính gần đúng bằng
cách, lấy trung bình diện tích hai mặt cắt ở hai đầu đốt nhân với chiều dài đốt và nhân với
trịng lượng riêng của vật liệu.
Sơ đồ phân chia đốt như sau :
0.5ÐHLG

K16

K15 K14

K13

K12

K11 K10 K9

K8

K7

K6 K5 K4 K3 K2
K1

K0

K6 K7
K1 K2 K3 K4 K5

K8

K9

K10 K11 K12

K13

K14

K15

K16

ÐHLB

Hình 5-9. Sơ đồ phân chia đốt thi cơng.
Đốt K0 trên trụ dài 12m.
Đốt hợp long dài 2m.
Sơ đồ phân chia các đốt khác : 6@3m + 5@4m + 5@5m.
Đốt chia trên đà giáo dài 19m.
Kích thước, diện tích các mặt cắt được tính tốn trong phần mềm Midas Civil, được

thể hiện qua bảng sau :
Bảng 5-1. Bảng thể hiện diện tích các mặt cắt và thống kê khối lượng nhịp chính.

Đốt đúc

1/2 K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
K10
K11

Diện tích trung
bình Ai (m2)

Chiều dài Li
(m)

Trọng lượng
riêng γ (T/m3)

Trọng lượng P (T)

35.74

15.024
14.994
14.964
14.934
14.904
14.874
14.844
14.814
14.784
14.754
14.654
13.654

1.5
4.5
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4

2.4
2.4
2.4

2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4

128.664
162.2592
107.9568
107.7408
107.5248
107.3088
107.0928
106.8768
142.2144
141.9264
141.6384
140.6784
131.0784

18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

K12
K13

12.554
9.587

5
5

2.4
2.4

150.648
115.044

K14

8.887

5

2.4

106.644

K15
K16
Hợp long
Đà giáo

8.387
7.987
7.687
7.687

5
5
2
17

2.4
2.4
2.4
2.4

100.644
95.844
36.8976
313.6296

Đà Giáo (Đặc)

18.78

2

2.4

90.144

Lan can
Lớp phủ

0.385
640
2.4
0.595
320
2.35
Trọng lượng bê tông các đốt đúc (0.5Ko+K16)
Tổng khối lượng bê tông dầm liên tục
Tổng khối lượng lớp phủ bê tông atphalt nhịp liên tục
Tĩnh tải phần hai

591.36
447.44
2201.784
10316.74
447.44

5.1.4.2. Khối lượng nhịp dẫn.
Trọng lượng bản thân nhịp dẫn được tính theo cơng thức sau :
(

𝑃 = 𝐴 × 𝐿 × 𝑛1 × 𝑛2 × 𝛾 = 𝛾 × ∑ 𝑉

5-6)

Trong đó :

𝐴: Diện tích phần kết cấu.
𝐿: Chiều dài phần kết cấu.
𝑛1 : Số lượng kết cấu trên một nhịp.
𝑛2 : Số lượng nhịp dẫn.
𝛾: Trọng lượng riêng vật liệu làm kết cấu.
Bảng 5-2. Bảng thống kê khối lượng nhịp dẫn.

Kết cấu

Dầm
chủ

Đoạn
mở
rộng

Diện
tích A
(m2)

Chiều
dài L
(m)

Số lượng
KC/1
nhịp

Số
lượng

nhịp

Trọng
lượng
riêng γ
(T/m3)

Trọng
lượng/1
nhịp (T)

Trọng
lượng P
(T)

1.197

10

5

4

2.4

143.64

574.56

19

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

TD giữa
nhịp
Dầm ngang
Tấm đan
Bản mặt cầu
Lan can
Lớp phủ

0.667

30

5

2.2
1
36
0.1
40
5
2.66
40
1
0.385
40

2
0.595
40
1
Trọng lượng bê tông nhịp dẫn
Trọng lượng bê tông alphal nhịp dẫn

4

2.4

240.12

960.48

4
4
4
4
4

2.4
2.4
2.4
2.4
2.35

190.08
48
255.36

73.92
55.93
951.12
55.93

760.32
192
1021.44
295.68
223.72
3804.48
223.72

5.1.4.3. Khối lượng trụ.
Khối lượng trụ được tính theo cơng thức :
(

𝑃𝑡𝑟𝑢 = 𝑉𝑡𝑟𝑢 × 𝛾𝑏

5-7)

Trong đó :
𝑉𝑡𝑟𝑢 : Thể tích trụ.
𝛾𝑏 : Trọng lượng riêng của vật liệu làm trụ.
Bảng 5-3. Bảng thống kê khối lượng trụ.

Tên trụ

P1
P2

P3
P4
P5
P6

Diện
tích
thân
trụ
(m2)
7.016
13.065
25.065
25.065
13.065
7.016

Chiều
cao
thân
trụ (m)

Thể
tích
thân trụ
(m3)

Thể
tích xà
mũ trụ

(m3)

5.3
10.05
15
12.5
14
6

37.1848 25.775
131.303 96.025
375.975
0
313.313
0
182.91 96.025
42.096 25.775
Tổng khối lượng trụ

Thể tích
bệ trụ
(m3)
180
247.5
756
756
247.5
180

Tổng thể

tích (m3)

Trọng
lượng
riêng
(T/m3)

242.960
474.828
1131.975
1069.313
526.435
247.871

2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4

5.1.4.4. Khối lượng mố.
Mố A1 và A2 giống nhau nên có trọng lượng bằng nhau.
Bảng 5-4. Bảng thống kê khối lượng mố.

20

Trọng
lượng (T)
583.104

1139.588
2716.740
2566.350
1263.444
594.890
8864.116


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

Tên bộ phận

Thể tích (m3)

Trọng lượng
riêng (T/m3)

Trọng lượng (T)

Bệ Mố

180.000

2.4

432.000

Các Bộ Phận Khác

110.005

2.4

264.012

5.1.5.

Tổng khối lượng 1 mố

696.012

Tổng khối lượng mố

1392.024

Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ.

5.1.5.1. Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ mố A1, A2.
Tải trọng kết cấu phần trên tác dụng lên đấy bệ :
−

Do trọng lượng bản thân kết cấu nhịp :
1
1
𝑃1 = 𝑃𝐾𝐶𝑁 = × 915.12 = 457.56 (𝑇)
2
2

−

(
5-8)

Do lớp phủ mặt cầu trên kết cấu nhịp :
1
1
𝑃2 = 𝑃𝑙𝑝 = × 55.93 = 27.965 (𝑇)
2
2

(
5-9)

Tải trọng tại đáy bệ mố do trọng lượng bản thân mố :
𝑃3 = 696.012(𝑇)

(
5-10)

Suy ra :
DC = 457.56 + 696.012 = 1153.572(𝑇)
DW = 27.96(𝑇)
Tải trọng tại đáy bệ mố do hoạt tải :
Lấy giá trị lớn hơn của tổ hợp hoặc :
−

Hiệu ứng của xe tải thiết kế + tải trọng làn.

−

Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế + tải trọng làn.

Tổ hợp xe tải thiết kế và tải trọng làn:

21

(
5-11)


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

35KN

145KN

145KN

40000

9,3KN/m

Y1

1

Y3

Y2

Hình 5-10. Đường ảnh hưởng Pa1.
Tung độ ĐAH dưới tải trọng trục xe:
y1 = 1;

y2 = 0.8925;

y3 = 0.785

Phản lực tại mố A1 do hoạt tải gây ra được tính theo cơng thức:
LL = 𝑚 × 𝑛𝑥𝑒 × (1 + 𝐼𝑀) × (∑ 𝑃𝑖 × 𝑦𝑖 + 𝑊𝑙𝑛 × 𝛺)

(
5-12)

Trong đó:
𝑛𝑥𝑒 : Số làn xe.
𝑚: Hệ số làn (Xét đến xác suất xếp đồng thời của hoạt tải, hệ số làn sẽ làm giảm xác
suất các tải trọng hoạt tải đặt đồng thời cùng nhau).
1 + 𝐼𝑀: Hệ số xung kích.
𝑃𝑖 : Tải trọng trục xe.
𝑦𝑖 : Tung độ đường ảnh hưởng dưới tải trọng trục xe.
𝑊𝑙𝑛 : Tải trọng làn.
𝛺: Diện tích đường ảnh hưởng.
Số làn xe:
𝑛𝑥𝑒 = [

𝐵𝑝𝑥𝑐
9500

]=[
] = 2 𝑙à𝑛.
3500
3500

(
5-13)

Hệ số làn: Hệ số làn lấy tương ứng với số làn xếp tải, khi số làn xếp tải là 2 thì hệ số
làn được lấy bằng m = 1.0 (A.3.6.1.1.2)
LL = 2.0 × 1.0 𝑥 [1.33 × (14.5 × 1 + 14.5 × 0.8925 + 3.5 × 0.785)
+ 0.93 × 20] = 117.5(𝑇)
Tổ hợp xe hai trục và tải trọng làn:

22

(
5-14)


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

110KN

110KN

40000

1200

9,3KN/m

y

1

2

Y1=1
Hình 5-11. Đường ảnh hưởng Pa1.
y1 = 1;

y2 = 0.97

Phản lực tại mố A1 do xe hai trục và tải trọng làn gây ra:
(

LL = 2.0𝑥1.0 × [1.33 × (11 × 1 + 11 × 0.97) + 0.93 × 20] = 94.84 (𝑇)

5-15)

Vậy tổ hợp xe tải và tải trọng làn khống chế:
LL = 117.5 (𝑇)
Tổ hợp tải trọng thẳng đứng tác dụng tại đáy bệ móng theo TTGH CĐ1:
Bảng 5-5. Tổ hợp tải trọng tác dụng tại đáy bệ móng mố A1;A2.
Mố

A1 ;A2

Loại tải trọng

Giá trị (T)

Hệ số tải trọng

Tổ hợp (T)

1.25
1.5
1.75

1441.97
41.94
205.625
1689.53

DC
1153.57
DW
27.96
LL
117.5
Tổng tải trọng tác dụng tại đáy bệ

5.1.5.2. Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp dẫn.
Tải trọng do tĩnh tải tác dụng lên đáy bệ móng nhịp dẫn.
Tải trọng thẳng đứng do kết cấu nhịp tác dụng lên trụ nhịp dẫn được xác định theo
công thức :
1
1

𝑃1 = 𝑃𝑛ℎ1 + 𝑃𝑛ℎ2
2
2

(
5-16)

Trong đó :
𝑃𝑛ℎ1 ; 𝑃𝑛ℎ2 : Trọng lượng kết cấu nhịp dẫn ở hai bên trụ.
Tải trọng thẳng đứng do lớp phủ tác dụng lên trụ:
𝑃2 =

1
1
𝑃𝑙𝑝1 + 𝑃𝑙𝑝2
2
2

23

(5-1
7)


ĐỒ ÁN MƠN HỌC
LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU

Trong đó :
𝑃𝑙𝑝1 ; 𝑃𝑙𝑝2 : Trọng lượng lớp phủ ở trên kết cấu nhịp dẫn ở hai bên trụ.
Kết hợp với trọng lượng bản thân trụ ta có bảng tổng hợp tải trọng thẳng đứng tác

dụng lên đáy bệ trụ nhịp dẫn :
Bảng 5-6. Bảng tổng hợp tải trọng do tĩnh tải tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp dẫn

-

Trụ

Tải trọng
bản thân trụ
(T)

Tải trọng
KC phần
trên (T)

Tải trọng
do lớp phủ
(T)

DC (T)

DW(T)

P1
P6

583.104
594.890

951.12

951.12

55.93
55.93

1534.224
1546.010

55.93
55.93

Tải trọng do hoạt tải tác dụng lên đáy bệ móng của nhịp dẫn được lấy giá trị lớn hơn
của 3 tổ hợp sau :
−

Hoặc tổ hợp 90% của hai xe tải thiết kế đặt cách nhau 15m và tải trọng làn.

−

Hoặc một xe tải thiết kế cộng tải trọng làn.

−

Hoặc một xe hai trục với tải trọng làn.

Hiệu ứng 90% hai xe tải thiết kế và tải trọng làn:

Hình 5-12. DAH Ptru
Tung độ đường ảnh hưởng dưới tải trọng trục xe:
y1 = 1;

y2 = 0.8925;

y3 = 0.785;

y4 = 0.410;

y5 = 0.5175; y6 = 0.6205

Phản lực tại trụ dẫn do tổ hợp này gây ra được tính theo cơng thức:
LL = 𝑚 × 𝑛𝑥𝑒 × 0.9 × [(1 + 𝐼𝑀) × ∑ 𝑃𝑖 × 𝑦𝑖 + 𝑊𝑙𝑛 × 𝛺]

(
5-18)

Thay số vào ta có:
LL = 0.9𝑥2.0𝑥1.0 × [1.33 × (3.5 × 0.785 + 14.5 × 0.8925 + 14.5 × 1 +
3.5 × 0.6025 + 14.5 × 0.5175 + 14.5 × 0.410) + 0.93 × 40]
LL = 176.476 (𝑇)
Hiệu ứng do xe tải thiết kế và tải trọng làn:

24

(
5-19)