ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 1

Phần mở đầu
KHÁI QUÁT CHUNG
1. TẦM QUAN TRỌNG VÀ MỨC ĐỘ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY
DỰNG CẦU:
- Cầu vượt sông trên tuyến quy hoạch mạng lưới các tuyến giao thông quan trọng
của tĩnh Kontum. Nó là mạch máu giao thông quan trọng xuyên suốt chiều dài đất
nước, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hoá xã hội của vùng .
- Về kinh tế : Phục vụ vận tải sản phẩm, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai
khu vực, là nơi giao thông hàng hoá trong tỉnh cũng như trong cả nước
- Về chính trị, quân sự trong tình hình chiến tranh nó có ý nghĩa chiến lượt quan
trọng, bảo đảm sự di chuyển quân nhanh, kịp thời cũng như sự chi viện của trung ương
- Về văn hoá, khoa học kỹ thuật, sự thuận lợi góp phần tăng cường giao lưu văn
hoá, khao học kỹ thuật của tĩnh nhà với các tỉnh bạn, nâng cao đời sống văn hoá và
tinh thần của nhân dân, tăng cường công tác quản lí của nhà nước với các vùng xung
quanh
* Do tầm quan trọng nêu trên, nên việc cần phải xây dựng một cầu mới là một
vấn đề cần thiết và cấp bách. Đồng thời nghiên cứu áp dụng những tiến bộ khoa học
kỹ thuật, sử dụng kết cấu đơn giản gọn nhẹ, nhằm đáp ứng xây dựng cầu nhanh chóng,
kịp thời bảo đảm độ bền vững. Đem lại dáng vẽ mỹ quan và tạo vẽ đẹp cho dòng sông
2. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CẦU
2 .1. Điều kiện địa hình :
Khu vựng xây dựng cầu nằm trong vùng đồi, hai bờ sông tương đối bằng phẳng
rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ chức
thi công xây dựng cầu
2.2. Đặc điểm thuỷ văn :
Các số liệu đo đạc thuỷ văn cho thấy chế độ thuỷ văn ở khu vực này tương đối ổn
định mực nước chênh lệch giữa hai mùa: Mùa mưa và mùa khô không lớn lắm, sau
nhiều năm khảo sát đo đạc ta xác định được.

đầy đủ để tiến hành thi công. Nhìn chung về vật liệụ xây dựng, nhân lực, máy móc
thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi đảm bảo cho việc thi
công đúng theo tiến độ đã định.
3. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ
3.1. Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau :
+ Cầu qua sông : TN22
+ Quy mô xây dựng : Vĩnh cửu
+ Sông không yêu cầu thông thuyền :
+ Khẩu độ tĩnh : mL 120
0



+ Khố cầu : (7+2 x 1)m
+ Tải trọng thiết kế : 0,5HL93 + Đoàn người 3000 (N/m
2
)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 3
+ Tần suất thiết kế : 1%
3.2. Đề xuất các phương án vượt sông:
Dựa vào mặt cắt ngang sông, khẩu độ cầu cũng như sông có yêu cầu thông
thuyền ta đề xuất các phương án vượt sông sau :
3.2.1. Phương án I: Kết cấu gồm 4 nhịp dầm đơn giản DƯL
( 32 + 32+ 32+ 32) m
Mặt cắt ngang gồm 5 dầm I:
tk
L
0
=128-3x1.8-2x1=120.6m

L
LL
= 3.5 % < 5%
Vậy khẩu độ chọn đạt yêu cầu.
3.2.3. Phương án III:Kết cấu gồm 3 nhịp dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép.
( 42+ 42+ 42) m

tk
L
0
=126-2x1.8-2x1= 120.4m
Ta có : %5%33.0100.
120
1204.120
0
00




YC
YCtk
L
LL

Vậy khẩu độ chọn đạt yêu cầu.



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 5
CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM BTCT DƯL NHỊP
GIẢN ĐƠN (32m + 32m + 32m+ 32m).
1.Tính tốn khối lượng các bộ phận cầu:
600
2
%
2
%
600
220022001100
800
200
300
80
250

1.1.1. Trọng lượng các lớp mặt cầu.
- Lớp BTN trên dày 4 cm: DW1= 0.04.9.22,5 = 8.1 (KN/m)
- Lớp BTN dưới dày 5 cm: DW2= 0.05.9.22,5 = 10,125 (KN/m)
- Lớp phòng nước dày 1,5cm: DW3 = 0.015.9 .15 = 2,025(KN/m)
- Trọng lượng các lớp mặt cầu:
DWmc = 20,25 (KN/m)
BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG CÁC LỚP MẶT CẦU (Cả Cầu)
Stt Tên cấu kiện
Thể tích
(m
3
)
Trọng lượng
Bê Tơng (KN)
1 BTN trên 4 cm 46.08 1036.8
2 BTN dưới 5 cm 57.6 1296
3 Phòng nước 1,5 16.2 243
4
Tổng 119.88 2575.8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 6
1.1.2. Trọng lượng lan can tay vịn gờ chắn bánh xe.
Khối lượng của lan can, tay vịn:
Lan can được cấu tạo từ các cột bêtông cốt thép trên đó có gắn hàng tay vịn BTCT
100
40
24
50
200


1.1.3. Trọng lượng phần gờ chắn bánh xe:

Hình 1-3. Cấu tạo gờ chắn bânh xe
DW
gcb
= 24122.02/)2.03.0(





=2.4 (KN/m).
Tổng tĩnh tải giai đoạn 2:
DW = DW
mc
+ DW
lc+tv
+ DW
gcb

=20.25+10.63+2.4=34.38(KN/m)
Vậy, tĩnh tải phần 2 là:
DW = 34.38 (KN/m).
1.1.4.Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.
- Kích thước các bộ phận kết cấu nhịp 32m như sau:

20

20


1050

MCN dầm chủ đoạn giữa dầm Dầm ngang đoạn giữa dầm
Hình 1-4. Mặt cắt ngang dầm
-Dầm ngang được bố trí tại 5 mặt cắt nhịp cầu.
-Khối lượng các bộ phận kết cấu nhịp 32m được tổng hợp trong bản sau:
Tính cho 1 nhịp 32m
Bộ phận
Diện
tích
MCN
Thể tích bê
tông 1 cái
(m3)
Trọng
lượng bê
tông 1 cái
(KN)
Số
lượng
(cái)
Thể tích

bê tông
(m3)
Trọng
lượng
bê
tông(KN)
Dầm chủ 0.65 20.80 499.20 5.00 104.00 2496.00

50
250
80
40
535
365
-5.2
615
60Hình 1-5. Cấu tạo mố cầu
Khối lượng các mố được tính bằng cách lập bảng, được thể hiện trong bảng tính sau:
- Thể tích đá kê:V=0.8 x 0.6 x 0.3 x 5=0.72 m
3

- Thể tích tường cánh :V=(1+615)x5.35/2x0.5x2=19.13m
3

- Thể tích thân mố: V=(11x1.6)xH=17.6*H với H là chiều cao thân mố
- Thể tích bệ mố: V=11x3x1.5= 49.5 m
3

- Thể tích tường đầu: V=11x2.5x0.5= 13.75m
3

khối lượng mố được ghi trong bảng sau:
STT Tên kết cấu
Thể tích
(m

7 Tổng cộng 149.74 3593.67

Vậy tổng khối lượng thép cho mố trái: DC
tmố phải
= 149.74KN
1.3. Tính toán khối lượng trụ cầu:
1.3.1. Tính toán khối lượng trụ 1:
600
1800
1500
1600
800
10600
5050
3200
6000
800
5300
300
800
700
500
800
800
1500
800
800
800
800
500

2 Xà mũ 25.31 607.39
3 Thân trụ 45.70 1096.81
4 bệ trụ 43.20 1036.80
5 Tổng cộng 115.65 2775.56

Vậy khối lượng thép cho toàn trụ là: 115.65KN
1.3.2. Tính toán khối lượng trụ 2 và trụ 3:
Trụ 2 và trụ 3 giống trụ 1
Vậy khối lượng thép cho toàn trụ là: 115.65KN
2. Tính toán bố trí cọc cho mố và trụ cầu:
2.1. Xác định tải trọng tác dụng lên mố, trụ:
*Tĩnh tải: - Các lớp mặt cầu: DW = 34.38 KN/m
Trọng lượng bản thân trên 1m dài: DC
32
= 160.31 KN/m
- Tĩnh tải bản thân mố, trụ:
STT Tên kết cấu
Trọng lượng bản
thân DC(KN)

1 Mố trái 3593.67
2 Mố phải 3593.67
3 Trụ 1 2775.56
4 Trụ 2,3 2775.56
2.2. Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ:
2.2.1. Tải trọng thiết kế:
Xe tải thiết kế
Xe hai trục thiết kế
Tải trọng làn
Đoàn người 3 KN/m

1.000
31.400
0.962

 =15.7
Xếp xe tải thiết kế lên đah gối trụ 1,2.

1.000
145KN
9.3KN/m
145KN
35KN
4.300
4.300
1.000
31.40031.400
0.863
0.863
SÅ ÂÄÖ XÃÚP XE 3 TRUÛC LÃN DAH TAÛI GÄÚI

 =31.4

Xếp xe hai trục thiết kế lên đah gối trụ 1,2.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 12
0.983
31.400
9.3KN/m
SÅ ÂÄÖ XÃÚP XE HAI TRUÛC LÃN DAH TAÛI GÄÚI

= 3593.67KN
Lực thẳng đứng tính toán tác dụng lên mố:

tt
tt
P
RDCA 
Trong đó :
+ DC
tt

: lực thẳng đứng do trọng lượng bản thân mố trụ gây ra
+ R
tt
: lực thẳng đứng do tỉnh tải giai đoạn II và hoạt tải tác dụng lên mố, KN
R
tt
= ( 1.25*DC

+ 1.5*DW )* + 0.5*
hl
*n*m*[(1+IM) P
i
y
i
]+ 
hl
*n*m*Ln*
+
+

+
: diện tích đường ảnh hưởng tương ứng chiều dài đặt tải, (Phần +)
-: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ)
- Ln = 9.3KN/m: Tải trọng làn thiết kế
Ta có tải trọng xe 2 trục và xe 3trục gây ra :
∑Pi.yi=145x1+145x0.863+35*0.726=295.55KN
Tương tự ta có Kết quả thể hiện trong bảng sau:
Xe tải thiết kế Xe hai trục thiết kế
Cấu
kiện
 (m
2
) y1 y2 y3 P
i
y
i
(KN.m) y1 y2 P
i
y
i
(KN.m)
Mố trái 15.70 1.00 0.863 0.726 295.55 1.000 0.962 215.82
Mố phải

15.70 1.00 0.863 0.726 295.55 1.000 0.962 215.82
Trụ 1 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 0.983 0.983 216.26
Trụ 2 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 0.983 0.983 216.26
Trụ 3 31.40 1.00 0.863 0.863 300.34 0.983 0.983 216.26
Vậy ta lấy xe tải thiết kế để tính toán.
Thay số vào ta có:

Tên kết
cấu
Trọng
lượng bản
thân
DC(KN)
R
Tổng
1 Mố trái
3593.67
5294.61

8888.28
2 Mố phải
3593.67
5294.61

8888.28
3 Trụ 1
2775.56
9953.20

12728.76

4 Trụ 2.3
2775.56
9953.20

12728.76


= 0,85[0,85.30.(160000-804)+420.804]= 3,38 MN
- Sức kháng dọc trục tính toán:
Pr=f.Pn; MN
Với f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,55
Pr= 0,55. 3,38 =2,06 MN
* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Cọc xuyên qua hai lớp đất Sét pha dày 6m và sét dẻo mềm dày 9m.
- Sức kháng bề mặt danh định của cọc:
Q
s
= K
s,c

















21

si
: Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm).
h
i
: Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm).
N
1
: Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dười mặt đất 8D.
N
2
: Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc.

-20.2
300
150
-5.2

Hình 1-7.Vị trí cọc trong đất

Số Li fsi hi Qsi
Tên lớp
lớp
Z/D

Kc,s

(mm)
Li/8D
(Mpa)



15000 4.6875

0.034 1600 1000 157794
Qs = 1640262

Q
r
= 
qp
.Q
p
+
qs
Q
s

Trong đó :
Q
p
: sức kháng mũi cọc (N) Q
p
= q
p
.A
p

A
p
: diện tích mũi cọc (mm

Q
p
= 80.0,16=12,8 (KN)
Q
r
= 0,55.12,8+0,55.1640,26
= 902,15
Vậy P
tt
= min{Q
r
, P
r
}=min{0,90215;2,06)=0,90215MN
Công thức tính toán :
tt
P
N
n .


Trong đó : n là số lượng cọc tính toán.
: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng ,  = 1,5.
N: Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng.
Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc.
Số cọc cho mố trái và mố phải
Mố trái
n= 1.5x8888.28/902.15= 14.78 cọc
chọn 16 cọc bố trí thành 2 hàng
3.1.3. Sơ đồ bố trí cọc Mố trái:

* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu.
- Sức kháng dọc trục danh định:
P
n
= 0,85[0,85.f’c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN
Trong đó:
f’c: Cường độ chụ nén của BT cọc(Mpa); f’c=30Mpa .
Ap: Diện tích mũi cọc(mm
2
);
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm
2
); dùng 416 : Ast = 804mm
2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
Thay vào ta được:
P
n
= 0,85[0,85.30.(160000-804)+420.804]= 3,38 MN
- Sức kháng dọc trục tính toán:
Pr=f.Pn; MN
Với f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,55
Pr= 0,55. 3,38 =2,06 MN
* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:
- Cọc xuyên qua hai lớp đất Sét pha dày 6m và sét dẻo mềm dày 9m.
- Sức kháng bề mặt danh định của cọc:
Q
s
= K
s,c

;

(N) (10.7.3.4.3c-1)
Trong đó:
K
c
:hệ số hiệu chỉnh cho đất cát
L
i
:Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét(mm).
D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm).
f
si
: Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem
xét (MPa).
a
si
: Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm).
h
i
: Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm).
N
1
: Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dười mặt đất 8D.
N
2
: Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 18
150

2.1 20 0.51

8000 2.5 0.035 1600 2000 199920
2.2 25 0.51

10000 3.125 0.037 1600 2000 249084
2.3 30 0.51

12000 3.75 0.034 1600 2000 263568
2.4 35 0.51

14000 4.375 0.033 1600 2000 289476
Sét dẻo
mềm
2.5 37.5

0.51

15000 4.6875

0.034 1600 1000 157794
Qs = 1640262Q
r
= 
qp
.Q
p

qs
: hệ số sức kháng đối với sức khâng than cọc
Tra bảng 10.5.5-2 TC 272-05 
qp
=
qs
= 0,55
Q
p
= q
p
.A
p
Tra bảng C1 tr438 TCXD 205:1998 c q
p
=80(kPa)
Q
p
= 80.0,16=12,8 (KN)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 19
Q
r
= 0,55.12,8+0,55.1640,26
= 902,15
Vậy P
tt
= min{Q
r
, P

-
Hình 1-11. Sơ đồ bố trí cọc ở trụ
Khối lượng trụ 2, 3 giống trụ 1 nên số cọc giống nhau.
4. Xác định nội lực tác dụng lên dầm.
4.1. Hệ số phân bố hoạt tải đối với nhịp dầm 32m.
4.1.1. Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa.
Áp dụng công thức trong Bảng 4.6.2.2.2a-1 (22TCN272-05):
g
mg
1
=
1.0
3
3.0
4.0
4300
06.0



















3
stt
g
tL
K
=1; thay số vào (4.1)
ta có:
g
mg
1
=
 
404.00.1
31400
2200
4300
2200
06,0
1.0
3.04.0

















stt
g
tt
tL
K
L
SS
(4.2)
g
mg
2
=
 
573.00.1
31400
2200
2900
2200
075,0

0.67
1.00
0.40
0.30
3.00
1.00
0.60
0.60
1.80
PL
P/2
P/2
LL
0.17
1.80
1.80

Hình 1-12 Đường ảnh hưởng áp lực theo PP đòn bẩy.
Ta có các tung độ đường ảnh hưởng áp lực như sau:
Hệ số phân bố ngang đối với:
+ Với xe thiết kế: 102,017,0.
2
1
.2,1.
1

HL
gm
+ Với tải trọng người đi: 134,11).67.022.1.(
2

d

nên không xét trường hợp này.
Chọn giá trị cực đại làm hệ số phân bố mô men thiết kế của dầm trong:
g
HL1
= 0.573
g
PL1
= 1.134
g
Lan1
= 0.573

4.1.3. Hệ số điều chỉnh tải trọng.
Ta có:
D

: hệ số dẻo, lấy
D

=1,0 đối với các bộ phận và liên kết thông thường.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 21

R

: hệ số dư thừa ,lấy
R


+
+

pl
* 2*T*PL
+

5.1.1. Xác định tĩnh tải.
- Tĩnh tải nhịp dầm chia đều cho các dầm:
mKNDC
dc
/06,325/31,160 

- Trọng lượng tĩnh tải giai đoạn 2 (lớp phủ mặt cầu,lctv, cột đèn) cho 1 dầm chụi:

DW
34.38/5=6.88KN/m. và
25.123


m
2* Mô men do tĩnh tải tác dụng lên dầm đã nhân hệ số tải trọng:
DWDCM
tt




x1.75x Ln x 
lan
+ Tải trọng đoàn người: M= mg
PL
x1.75x PL x T x 
lan

Công thức tổ hợp nội lực do hoạt tải:
M
ht
= 0.5** m
ghl
*(1+IM) P
i
y
i
+1.75 mg
ln*
Ln
+
+ * mg
pl
*PL*T*
+
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 22
T: là bề rộng của người đi bộ.

lan ,



Tải trọng
Tung độ,
diện tích
Đah
Tải trọng
trục
mg(LL,Ln,PL)

MÔ
MEN(KNm)
7.85 110 0.573 541.17
Xe tải thiết kế
7.25 110 0.573 499.81
Tải trọng làn 123.245 9.3 0.573 1149.33
Tải trọng bộ
hành
123.245 3 1.134 856.03
Tổng (đã nhân hệ số) 3046.34

Kết quả mô men như 2 bảng trên. So sánh các giá trị từ 2 bảng trên tìm ra nội lực lớn
nhất là xe tải thiết kế.

Vậy mômen lớn nhất tính toán của nhịp dầm 32m là:
M
tt
= ( 1.25*DC

+ 1.5*DW )* +0.5** g
hl




dd
TTT
d
W
M
W
eN
A
N
f
0
.
max










trtr
TTT
tr
W




).)(.(
.
maxmax
boKTTd
b
T
d
T
AfeAW
AM
n
e
A
W
M
N












1670 Mpa
Môđun đàn hồi 197000 Mpa
 Bó chịu mômen dương: (tiết diện giữa nhịp)
+ Ứng suất thớ dưới: 3. Ứng suất thớ trên: Trong đó:
+ N’
T
: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen âm.
N’
T
=n’
b
.f
KT.
A
bó

eT
aT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Trang 24
+ n’
b
, n
b
: Số bó cốt thép cần tính.
+ f
KT
: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép: f
KT
=0,8f
py
=1336Mpa.
+ A
tao
: Diện tích một tao cáp; = 140mm
2
Đặc trưng hình học dầm I
Tiết diện trước khi quy đổi: Tiết diện sau khi quy đổi:
30.0
180.0
180.0
80.0
65.0
20.0
22.5
20.0

d
(m
3
)
Giữa nhịp

1.8 0.65 0.254350929

0.9246

0.8754

0.27509038

0.290556805

BẢNG TÍNH SỐ BÓ CÁP TRONG DẦM CHỦ
Tiết diện Giữa nhịp giữa
Thớ Dưới Trên
M
min(max)

9450.38 9450.38
e'
T
, e
T
0.73 0.77
A.e
T +





15
15
20
20

Kiểm toán sơ bộ tiết diện dầm:
Xác định M
n
:
Công thức:
)
2
2
(.)('.85,0)
2
'('.')
2
(.)
2
(.
1
f
fwsyssysppspsn
h
a
hbbcf

(5.7.3.1.1-3)
Bỏ qua cốt thép thường chịu kéo và chịu nén:
Ta có kết quả bảng sau
Mặt
cắt
Đơn vị Giữa nhịp
fpu
Mpa 1840.000
fpy
Mpa 1670.000
Aps
mm
2
8820.000
1
0.700
fc'
Mpa 50.000
b
mm 600.000
bw
mm 200.000
h
f

mm 335.000
dp