Chng 2: Thiết kế ph-ơng án Cỗu
1.1. Tiêu chuẩn kỹ thuật và nguyên tắc thiết kế.
1.1.1.
Quy trình thiết kế
- Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn AASHTO LRFD 1998
- Tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng ô tô TCVN 4054 - 98.
- Tiêu chuẩn thiết kế áo đ-ờng mềm 22 TCN 211- 95.
- Quy trình khảo sát đ-ờng ô tô 22TCN-263-2000
1.1.2.
Các nguyên tắc thiết kế:
- Công trình thiết kế vĩnh cửu, hình thức cầu đẹp.
- Đáp ứng đ-ợc các yêu cầu về nhu cầu giao thông trong t-ơng lai .
- Thời gian thi công ngắn, thuận lợi, tính cơ giới cao.
- Sử dụng các công nghệ mới hiện đại trên cơ sở phát huy đ-ợc khả năng sẵn có của
các đơn vị thi công trong n-ớc.
- Giá thành xây lắp công trình hợp lý.
1.1.3.
Các thông số kỹ thuật cơ bản
1.1.3.1.
Qui mô công trình:
- Cầu đ-ợc thiết kế bằng BTCT và BTCT-DƯL
- Tải trọng: + Xe HL 93
- Tần suất lũ thiết kế: P1%
- Độ dốc dọc thiết kế i = 2% trên cầu chính và 4% trên cầu dẫn,phần cầu chính bố trí
một đ-ờng cong đứng bán kính R = 5000m.
- Độ dốc ngang 2%
- Động đất cấp 6.
1.1.3.2. Khổ cầu:
- K = 11 + 2x0.5 (m)
- Ba làn xe ô tô chạy rộng 11m
- Bề rộng gờ chân lan can mỗi bên 0.5m.

-
Khẩu độ thoát n-ớc tối thiểu: Không khống chế
- Cao độ đỉnh trụ hoặc mố lớn hơn cao độ Hmax 1% là 0.5m: Hđt,m
8.47 + 0.5 =
8.97m
- Mực n-ớc thông thuyền: Htt = +8.06 m
- Cao độ đáy dầm lớn hơn cao độ khống chế của khổ thông thuyền là +15.06m.
- Tĩnh không ngang tại vị trí nhịp thông thuyền
50m
1.3.2.2. Ph-ơng án về vật liệu kết cấu:
- Trong điều kiện hiện tại về công nghệ thi công, giá thành xây dựng tại Việt Nam,
đang có rất nhiều công trình cầu đã sử dụng vật liệu kết cấu là bê tông cốt thép,
hoặc bê tông cốt thép ứng suất tr-ớc. Mặt khác, đây là vùng biển nồng độ muối cao
nên khó có thể áp dụng các kết cấu cầu kim loại. Do đó trong công trình này ta lựa
chọn vật liệu xây dựng là bê tông cốt thép ứng suất tr-ớc.
1.3.2.3. Loại hình kết cấu phần trên:
- ứng với khẩu độ cầu đã tính toán và địa hình thực tế tại khu vực xây dựng các loại
hình kết cấu sau có thể đ-ợc cân nhắc xem xét :
+ Cầu Extradosed
+ Cầu dầm liên tục thi công bằng công nghệ đúc hẫng.
+ Cầu dây văng khẩu độ nhịp trung bình
1.3.2.4. Loại hình kết cấu d-ới:
- Dựa vào kết quả thăm dò địa chất khu vực, kết cấu nền móng đề xuất dùng cho
các ph-ơng án là cọc khoan nhồi đ-ờng kính từ 1m 2.0m.
- Có 3 ph-ơng án kết cấu sau đ-ợc đ-a vào xem xét, cùng với ph-ơng án vị trí tuyến
đã đ-ợc chọn để tiến hành so sánh tổng mức đầu t- .
1.4. ph-ơng án kết cấu 1: cầu liên tục 3 nhịp
1.4.1.
Tổng quát
1.4.1.1.

Trong đó:
h
p
, h
m
: Chiều cao dầm tại đỉnh trụ và giữa nhịp
L : Chiều dài phần cánh hẫng.
1.4.1.4. Các kích th-ớc mặt cắt ngang dầm hộp đ-ợc chọn sơ bộ:
+ Bề rộng hộp D = (0.510.59)B, trong đó B là bề rộng mặt cầu, B = 12m, chọn D tại
đỉnh trụ bằng 6.7m
Khi đó D/B = 6.7/12 = 0.56
+ Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút : d4 = 25cm
+ Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : d3 = 60cm
+ Chiều cao bản mặt cầu tại vị trí giữa nhịp bản: d1 = 30cm
+ Bề dày s-ờn dầm: Bề dầy s-ờn dầm thay đổi tuyến tính từ trên đỉnh trụ tới giữa
nhịp 60cm - 30cm
+ Bề dày bản đáy hộp thay đổi từ 110cm tại vị trí đỉnh trụ và giảm theo đ-ờng cong
tới 30cm tại vị trí giữa nhịp.
Bề dày bản đáy tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn L
x
đ-ợc tính theo công thức
sau:
1
2
2
12
hL
L
hh
h

10 39
1039
21
5 30
57
3
79
3
57
200
175
1.4.1.6. Kết cấu phần d-ới:
- Mố hai đầu cầu kết cấu chữ U BTCT tựa trên nền móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính
100cm.
Sử dụng các trụ BTCT có tiết diện thân đặc đặt trên nền móng các cọc khoan nhồi
đ-ờng kính (1
1.5)m
1.4.1.7. Ph-ơng pháp thi công:
- Phần dầm nhịp liên tục có tiết diện thay đổi đ-ợc thi công bằng ph-ơng pháp đúc
hẫng cân bằng, phần dầm nhịp liên tục có tiết diện không đổi đ-ợc thi công đổ tại
chỗ trên giàn giáo cố định, các nhịp giản đơn thi công bằng giá lao.
1.4.2.
Tính toán sơ bộ khối l-ợng kết cấu ph-ơng án 1
1.4.2.1.
Tính toán kết cấu nhịp:
- Kết cấu phần trên:
2%
2%
50 550 550 50
25

6.7
60.0
5.54x4=16.01.0 8x4.5=36.0
3.0
K0
X
K1K2
K3
K4
K5
K6K7K8
K9K10K11K12
Y
12
3
4
5 6 7 8 9 10
11 12
13
14
1516
HL
1.5
3.0
Tính chiều cao mỗi đốt dầm hộp tại đáy biên ngoài theo đ-ờng cong bậc 2 có
ph-ơng trình là:
Y
1
= a
1

7 S7 0.00095663 3 22.50 3.484
8 S8 0.00095663 3 27.00 3.697
9 S9 0.00095663 3 31.50 3.949
10 S10 0.00095663 3 36.00 4.240
11 S11 0.00095663 3 40.00 4.531
12 S12 0.00095663 3 44.00 4.852
13 S13 0.00095663 3 48.00 5.204
14 S14 0.00095663 3 52.00 5.587
15 S15 0.00095663 3 57.50 6.000
16 S16 0.00095663 3 59.00 6.000
Phần cầu dẫn: dầm SUPER T
Chiều dài: 40 m
Chiều cao: 1750 mm
Bản mặt cầu là bản liên tục nhiệt đổ tại chỗ, dày 200mm.
Mặt cắt ngang phần cầu dẫn
1250 2350 2350 2350 2350 1250
10001000
1000
1000
4700
10001000
2%
Bê tông nhựa 75mm
Lớp phòng n-ớc 4mm
Bản mặt cầu 200mm
Bản đúc sẵn 80mm
11000
12000
2%
500500

s
= 40 cm. Nh- vậy tiết
diện không đổi có diện tích mặt cắt ngang A = 9.0153 m
2
.
Thể tích phần khối đúc phần dầm hộp đúc trên giàn giáo là:
V
h không đổi
= A x 19 x 2 = 9.0153 x 19 x 2 = 342.5814 m
3
Thể tích bê tông phần vách trên trụ là:
A
vách
= 24,1623- 1.76= 22.4023 m
2
V
vách
= 2xV
1vách
= 4 x (3 x A
vách
) = 4 x (3 x 22.4023) = 268.8276 m
3
Thể tích bê tông phần nhịp liên tục là:
V
liên tục
= V
h thay đổi
+ V
h không đổi

+ V
B
+ V
T
= 287+ 40.04+ 192+ 10.2 = 529.24 m
3
Thể tích bê tông kết cấu nhịp toàn cầu
V
kết cấu nhịp
toàn cầu
= V
liên tục
+ V
nhịp cầu dẫn
= 3991.82 m
3
Khối l-ợng thép đ-ợc tính theo hàm l-ợng cốt thép th-ờng và cốt thép DƯL tham
khảo của các cầu cùng kiểu kết cấu và có chiều dài nhịp t-ơng đ-ơng đ-ợc thiết kế
và thi công trong thời gian gần đây.
- Hàm l-ợng cốt thép th-ờng: 110 (kg/m
3
bê tông)
- Hàm l-ợng cốt thép DƯL dầm hộp: 40 (kg/m
3
bê tông)
- Hàm l-ợng cốt thép DƯL dầm giản đơn: 30 (kg/m
3
bê tông)
1.4.2.2. Tính toán kết cấu trụ:
Ph-ơng án I có 4 trụ từ P2 P5:

= 0.075 x A = 0.075 x 11 x 374.2 = 308.715 ( m
3
)
Cấu tạo trụ cầu P6
15
1600
1600
R
2
0
0
300
1600
240 240
1600
1500 1600
D = 1.5m
1.4.2.3. Tính toán kết cấu mố:
Thể tích của mố = Thể tích của thân mố + thể tích của cánh mố + thể tích bệ mố.
Khối l-ợng mố cầu
Mố
Bệ mố T-ờng cánh T-ờng đỉnh T-ờng tr-ớc Tổng
A1 97.500 25.510 20.735 111.240 254.985
A6 97.500 25.510 20.735 111.240 254.985
Vậy :
Tổng khối l-ợng công tác bê tông mố: V
mố
= 509.97 m
3
Khối l-ợng bản quá độ cho cầu: V=11.2 m3

A
MÆt c¾t B - b
MÆt c¾t a - a
A
5000
1000500 2000 1000
500
7800
Figure 1