-1-
.
Bé gi¸o dôc vµ §µo t¹o
trêng §¹i häc x©y dùng
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG
KẾT CẤU CẦU CONG TRONG CÁC NÚT GIAO THÔNG
KHÁC MỨC TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội, năm 20
-2-
MỤC LUC
Trang
Mục lục 1
Lời nói đầu
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU CONG ………………… 1
1.1 Đặc điểm của hệ thống cầu cong ……………………………………………2
1.2 Tổng quan về sự phát triển cầu cong trên Thế giới và ở Việt Nam………… 2
1.3 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài………………………………………2
1.4 Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài ……………………………… 2
CHƯƠNG II: CÁC DẠNG CẦU CONG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
ĐỀ XUẤT CÁC DẠNG CẦU CONG ÁP DỤNG CHO VIỆT NAM ………… 10
2.1 Các dạng kết cấu cầu cong trên Thế giới ………………………………… 2
2.1.1 Các dạng kết cấu nhịp ……………………………………………………. 2
2.1.1.1 Kết cấu nhịp bản bêtông cốt thép …………………….…………………2
2.1.1.2 Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép ………………………………………2
2.1.1.3 Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép ………………………………… 2
2.1.2 Các dạng kết cấu mố trụ ………………………… ………………………2
2.1.2.1 Trụ cột ………………………………… ……………………………… 2
2.1.2.2 Trụ tường ………………………………… ……………………………2

4.3 Kết luận chương 4 ……… ……………… ……… …….……………… 2
CHƯƠNG 5:THIẾT KẾ KẾT CẤU CẦU CONG CỦA NHÁNH RẼ TRONG
NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC TUÝ LOAN TẠI ĐÀ NẴNG ….…………2
5.1 Giới thiệu chung về nút giao thông Túy Loan …… …….……………… 2
5.1.1 Đặc điểm chung của nút giao thông Túy Loan …… …….……………… 2
5.1.2 Hiện trạng nút giao thông Túy Loan …… ……… …….……………… 2
5.1.3 Các phương án thiết kế nút giao thông Túy Loan … …….………………2
5.2 Thiết kế kết cấu cầu cong của nhánh rẽ trong nút giao thông Túy Loan … 2
-4-
5.2.1 Đặc điểm của cầu cong trong nút giao thông khác mức ….……………… 2
5.2.2 Các thông số kỹ thuật chính của nhánh rẽ ……… ……….……………2
5.2.3 Các thông số cấu tạo của cầu cong trong nhánh rẽ ….….……………… 2
5.3 Tính toán nội lực kết cấu cầu cong của nhánh rẽ trong nút ………………… 2
5.3.1 Số liệu tính toán ……… ……………… ……… …….….……………2
5.3.2 Tính toán nội lực và kết quả ……………… ……… ………………2
5.3.3 Kiểm tra và nhận xét ……… ……………… … …….……………… 2
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Tài liệu tham khảo
-5-
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU CONG
1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG CẦU CONG:
Cầu cong ngày càng được phát triển mạnh mẽ bởi vì dạng kết cấu này thích
hợp áp dụng trong xây dựng các cầu cạn, cầu vượt và các nút giao thông. Giải pháp
để đảm bảo giao thông, nâng cao năng lực thông qua ở các nút và giải quyết cơ bản
trình trạng tắc ghẽn dòng xe tại các nút giao thông là sử dụng nút giao thông khác
mức (còn gọi là nút giao thông lập thể) có cấu tạo là các cầu vượt, trong đó có nhiều
công trình là các cầu cong. Nhiệm vụ của các cầu cong này là chuyển tiếp dòng giao
thông giữa các tuyến đường.
Đối với một hệ thống giao thông hiện đại cầu cong còn được bố trí trong

phải làm nút giao khác mức. Với đặc điểm của cầu cong nên được dùng nhiều trong
các nút giao, đặc biệt là các nút có nhiều tuyến phố, tuyến đường giao cắt, nhiều
đường nhánh, đường rẽ.
Cầu cong đầu tiên xuất hiện trên thế giới vào trước những năm 1960 và hiện
nay kết cấu cong chiếm khoảng 30% trong hệ thống cầu tại nước Mỹ và khoảng
20% trong hệ thống cầu ở các nước phát triển. Trong đó, các cầu cong bằng vật liệu
thép vượt trội hơn nhiều so với cầu cong bằng vật liệu bêtông cốt thép. Có rất nhiều
cầu cong đã được xây dựng ở các nước trên thế giới, ví dụ như: cầu trên đường phố
20, HOV ở Den Vơ, Côlôradô; cầu U.S Nevan Acađemi, Annapôlit, Marylen; cầu
nhánh Y, I-95 đại lộ Davie, Broward County, Florida; dự án đường cao tốc,
Thailand; cầu Nan Pu ở Thượng Hải, Trung Quốc; nút giao Uchihômmachi, Nhật
Bản; .v.v…
-7-
Hình 1.1. Nút giao thông khác mức Nhật Bản
Hình 1.2. Nút giao thông Kiến Bảo – Trung Quốc
Hình 1.3. Nút giao thông 3 tầng
-8-
Hình 1.4. Nút giao thông 4 tầng
Hình 1.5. Nút giao thông nhiều tầng
Mặc dù trên Thế giới cầu cong đã được xây dựng nhiều như vậy tuy nhiên ở
Việt Nam trong những năm gần đây các kỹ sư mới bắt đầu nghiên cứu thiết kế và
xây dựng các dạng cầu cong kết cấu đơn giản dầm thẳng như: các nhịp bản cầu dẫn
của cầu Mỹ Thuận, các nhịp dầm tiết diện “I” của cầu vào nhà ga sân bay Nội Bài;
hay các dạng cầu cong phức tạp hơn dạng bản hộp nhịp đơn giản hay liên tục sử
dụng ở nút giao thông phía Nam cầu Chương Dương, Hà Nội; cầu dẫn cầu Thuận
Phước, Đà Nẵng. Sắp đến, một số cầu cong có chiều dài khoảng 50m, mặt cắt
hình hộp BTCT DƯL sẽ được xây dựng ở cầu Thanh Trì, Hà Nội; cầu Khánh Hội
trong dự án Đại Lộ Đông Tây, Tp Hồ Chí Minh
-9-
Hình 1.6. Cầu vượt nhà ga sân bay Nội Bài

Nút Túy Loan, Nút Hòa Hiệp (theo Quy hoạch tổng thể phát triển giao thông công
chính thành phố Đà Nẵng đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020).
-11-
1.4 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI:
“Nghiên cứu tính toán và ứng dụng kết cấu cầu cong trong các nút giao
thông khác mức tại thành phố Đà Nẵng” nhằm góp phần vào quá trình triển khai
thiết kế và xây dựng các dạng cầu này ở thành phố Đà Nẵng nói riêng và các thành
phố lớn như Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh,… nói chung trong hiện tại và tương lai.
Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:
1. Nghiên cứu về cấu tạo, các dạng kết cấu nhịp, kết cấu trụ cầu trong cầu
cong, đề xuất một vài dạng kết cấu nhịp và trụ cầu phù hợp với điều kiện Việt Nam.
2. Nghiên cứu lý thuyết tính toán nội lực kết cấu cầu cong.
3. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố bán kính cong, chiều dài nhịp,…
đến nội lực của kết cấu cong, dùng phần mềm Midas/Civil để khảo sát.
4. Tính toán kết cấu cầu cong của nút giao thông khác mức Túy Loan tại Đà
Nẵng.
5. Kết luận và khuyến nghị.-12-
CHƯƠNG II
CÁC DẠNG CẦU CONG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
ĐỀ XUẤT CÁC DẠNG CẦU CONG ÁP DỤNG CHO VIỆT NAM
2.1 CÁC DẠNG KẾT CẤU CẦU CONG TRÊN THẾ GIỚI:
Hệ cầu dẫn, cầu cạn và cầu vượt đã được áp dụng nhiều trên thế giới, trong
đó kết cấu cong đá được ứng dụng nhiều, đặc biệt trong các nút giao thông khác
mức. Để có thể tiếp nhận có hiệu quả những thành tựu của các nước, áp dụng thích
hợp vào điều kiện của Việt Nam, tóm tắt cac sơ đồ và đặc điểm chủ yếu của các cầu
đã áp dụng trên thế giới.
2.1.1 Các dạng kết cấu nhịp:

nhỏ và nhịp nhỏ. Nhịp đơn giản chiều dài nhịp l ≤ 10-15m, nhịp liên tục l ≤ 12-40m.
Chiều cao bản h = (
1 1
20 25
÷
)l nhưng cần thiết phải hài hòa các nhịp lân cận.
a) b)
Hình 2.1. Mặt cắt ngang cầu bản BTCT có chiều cao không đổi, đỗ tại chỗ
a) kết cấu nhịp kê trên xà mũ. b) kết cấu nhịp bản kê liên tục trên các cột
Kết cấu nhịp chịu uốn là chủ yếu, đối với bản đặc thì phần vật liệu gần trục
trung hòa không phát huy hết khả năng làm việc, hơn nữa trọng lượng bản than kết
cấu nhịp tăng nhanh khi chiều dài nhịp tăng. Do vậy để phát huy hiệu quả sự làm
việc của vật liệu và giảm trọng lượng bản thân, có thể có những giải pháp sau:
- Tạo tiết diện bản thành các bản rỗng (khoét lỗ).
- Dùng bản có chiều cao thay đổi.
-14-
Nếu bản có chiều cao thay đổi theo phương dọc, H
gối
= (
1.5 1.8
÷
)h
giữa nhịp
.Khi
bản theo phương ngang tựa lên cột hoặc thân trụ hẹp làm việc theo sơ đồ congson,
chiều cao có thể thay đổi theo phương ngang cầu.
Vì kết cấu bản thi công đổ tại chỗ nên dễ dàng thay đổi kích thước tiết diện
theo các phương theo quan điểm chịu lực và mỹ quan công trình.
a) b) c)
L = 30

rộng của khối lắp ghép phụ thuộc vào khả năng phương tiện cẩu lắp. Với các nhịp
có chiều dài l ≤ 10-12m có thể bố trí cốt thép dọc chịu lực là cốt thép thường, l ≤
12-20m nên dùng cốt thép cường độ cao.
Các phân tố lắp ghép có các dạng mặt cắt ngang như bản đặc, bản có khoét
lỗ tròn hoặc ôvan, tiết diện chữ I hoặc hình hộp.
Liên kết theo phương ngang giữa các khối lắp ghép có một số hình thức sau:
nhồi vữa ximăng hay bêtông vào giữa hai khối; bố trí vòng thép lò xo trong bêtông
mối nối; hàn cốt thép sau đó đổ bêtông tại chổ; có thể thể dùng cốt thép cường độ
cao dưới dạng bó cáp luồng qua các lỗ tạo trước trong bản chắn ngang và căng sau
khi đổ bêtông mối nối.
a)
b)
c) d)
e)
A
A
Hình 2.3. Các mặt cắt ngang của kết cấu nhịp bản lắp ghép.
-16-
Các khối lắp ghép không những được liên kết theo phương ngang mà còn
liên kết theo phương dọc cầu trong kết cấu liên tục, khung. Khi số lượng nhịp
không quá 5 nhịp có thể bố trí các bó cáp này chạy suốt chiều dài kết cấu.
a) b)
c) d)
e)
f)
g)
h)
Hình 2.4. Các hình thức liên kết theo phương dọc cầu
Kết cấu nhịp bản lắp ghép đã được áp dụng nhiều cho các cầu dầm đơn giản
nhịp từ 6-12m và đã được áp dụng vào cầu dẫn. Cầu bản lắp ghép có nhược điểm

- Dễ áp dụng cho cầu chéo, cầu cong có bán kính vừa và nhỏ.
-18-
2.1.1.2 Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép:
a- Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép đổ tại chổ:
Kết cấu bêtông cốt thép đổ tại chỗ được nghiên cứu áp dụng trên những đoạn
cong có bán kính nhỏ khi đó các dầm chủ có thể có đoạn cong. Cốt thép chịu lực
trong kết cấu dầm cong thường là cốt thép thường để tránh mất ổn định ngang khi
căng cốt thép cường độ cao.
a)
b)
c)
Hình 2.7. Các mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm đổ tại chỗ
Nhược điểm cơ bản của hệ dầm bêtông cốt thép đổ tại chỗ là:
- Cấu tạo ván khuôn phức tạp, đặc biệt trong cầu cong có bán kính vừa và
nhỏ hoặc cầu cong không gian.
- Bố trí cốt thép phức tạp, phần bêtông sườn dầm khó đạt chất lượng cao.
- Hình dạng không đẹp, nhất là khi nhìn từ dưới lên, chiều cao kiến trúc lớn.
Nên áp dụng cho các đoạn đặc biệt có bán kính cong nhỏ, các đoạn lên
xuống của nút giao thông đô thị.
b- Kết cấu nhịp dầm bêtông cốt thép lắp ghép:
-19-
Kết cấu lắp ghép cũng thường được sử dụng trong cầu cạn, cầu vượt. Đối với
nhịp đơn giản, chiều dài nhịp l ≤ 15-35m, chiều cao h = (
1 1
12 20
÷
)l. Đối với nhịp
liên tục, chiều dài nhịp l ≤ 30-40m, chiều cao h = (
1 1
15 25

sẵn, dùng các biện pháp cẩu lắp đặt dầm lên vị trí.
a) b) c) d)
Hình 2.10. Mặt cắt ngang phân tố dầm lắp ghép
- Phần 2 là phần đổ tại chổ, thường là các dầm ngang liên kết các khối lắp
ghép và bản mặt cầu.
Kết cấu bán lắp ghép có ưu điểm là rất dễ tạo liên kết ngang các dầm chủ,
tránh được các mối nối phức tạp và kém an toàn trong kết cấu lắp ghép, nhưng
nhược điểm là khó ứng dụng cho cầu cong có bán kính vừa và nhỏ.
2.1.1.3 Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép:
a- Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép đổ tại chổ:
Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép đổ tại chỗ thường có sơ đồ liên tục và
khung, có khả năng vượt nhịp 30-120m. Khi nhịp lớn hơn có thể dùng giải pháp cầu
dây văng dầm cứng hình hộp.
-21-
Chiều cao kết cấu nhịp thường không đổi trên suốt chiều dài nhịp. Chiều
rộng của hộp tùy thuộc vào khổ cầu và nằm trong khoảng 7-20m. Khi chiều rộng
cầu rất lớn có thể bố trí kết cấu nhịp gồm nhiều hộp.
B
C b
c
h
h
v
b
h
1
h
b
a)
h

÷
) lần khoảng cách giữa các sườn. Khi tăng
chiều dày của các sườn đứng tới 0.5-2m thì có thể giảm chiều cao hộp xuống đến h
= (
1 1
20 40
÷
)l với hộp đơn, chiều cao tiết diện h = (
1 1
25 30
÷
)l với hộp có nhiều sườn.
-22-
15,9m
a)
16,0 m
b)
Hình 2.12. Mặt cắt ngang của dầm hộp nhiều khoang
Sườn dầm ngoài nhiệm vụ làm việc chịu uốn còn liên kết với các bản biên
trên và biên dưới tạo thành chu vi diện do đó tăng khả năng chịu xoắn của tiết diện.
Kết cấu nhịp hình hộp đổ tại chỗ có hình dáng bên ngoài đẹp, áp dụng được
cho cầu nhịp lớn, bề rộng cầu lớn và cầu cong có bán kính lớn.
b- Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép lắp ghép:
Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép lắp ghép áp dụng hợp lý khi chiều dài
nhịp khoảng 40m hoặc lớn hơn. Thông thường chiều rộng hộp không nên lớn hơn
20-25m.
Với kết cấu nhịp có chiều cao không thay đổi, chiều cao hộp h = (
1 1
20 30
÷

a)
4,0m
7,0m
4,4m
10,8m
b)
6,0m8,85m 8,85m
2,5m
1,87m
c)
-24-
d)
10-12,0m 3,0-6,0m 10-12,0m
e)
5,0m
13,0m 13,30m
6,0m
f)
3,65m 3,65m
Hình 2.14. Các tiết diện ngang hình hộp lắp ghép
c- Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép bán lắp ghép:
Kết cấu nhịp hình hộp bêtông cốt thép bán lắp ghép có thể được cấu tạo từ
các bộ phận lắp ghép là các hình hộp độc lập, liên kết ngang giữa các hộp thông qua
phần bản đường xe chạy bêtông cốt thép đổ tại chỗ tạo nên tiết diện ngang hoàn
chỉnh. Phần bêtông đổ tại chỗ có thể đổ trực tiếp trên bề mặt phân tố hình hộp hoặc
giữa các hộp có gác bản bêtông mỏng 5-8cm để làm ván khuôn.
2.1.2 Các dạng kết cấu mố trụ:
Kết cấu trụ mố cầu là một bộ phận quan trong trong kết cấu cầu cạn, cầu
vượt, cầu cong. Chúng không chỉ đảm bảo các yêu cầu chịu lực mà còn phải thỏa
mãn các yêu cầu về mỹ quan và không gian. Các trụ cầu dạng cột, dạng tường và

xoắn do trọng lượng kết cấu nhịp và hoạt tải gây ra.