Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 1 | 130

Chương 1: Tổng quan về các công trình xây dựng
giao thông trên đường
1.1. Các dạng công trình xây dựng phục vụ giao thông trên
ñường
Tuyến giao thông là khái niệm chỉ cách thức để đi từ một điểm A nào đó đến một điểm
B. Có rất nhiều cách để đi từ A đến B: đi bộ, đi xe đạp, đi ôtô, đi tàu hoả, đi bằng máy bay,
tàu thủy… Tương ứng với các phương tiện giao thông này là các công trình phục vụ cho
giao thông như đường, cầu, hầm, nút giao thông v.v…
Công trình giao thông: Công trình giao thông bao gồm các công trình đường bộ,
công trình đường sắt, công trình đường thủy, công trình cầu, công trình hầm và công
trình sân bay. Công trình giao thông trên đường thực chất là những công trình nhân tạo
trên đường do con người tạo nên nhằm đáp ứng nhu cầu vận chuyển, giao thông đi lại của
mình. Đó là các công trình vượt qua các chướng ngại thiên nhiên, các chướng ngại nhân
tạo, một tuyến giao thông khác; hoặc những công trình chắn đất. Các công trình giao
thông trên một tuyến nào đó có thể gồm: Cầu, hầm, tường chắn, và các công trình thoát
nước nhỏ như đường tràn, cầu tràn và cống.
Có hai trường phái khi thiết kế lựa chọn các công trình giao thông. Trường phái thứ
nhất lựa chọn trên quan niệm rằng con người có thể chinh phục được thiên nhiên. Điều
này có nghĩa là con người có thể làm bất kỳ công trình gì con người muốn và thiên nhiên
phải phục tùng con người, con người có thể khắc chế được thiên nhiên. Với trường phái
này, thiên nhiên bị tác động cưỡng bức rất mạnh, và theo thuyết môi trường thì có thể là
không hợp lý. Trường phái thứ hai thiết kế các phương án trên quan niệm thuận theo
thiên nhiên. Chính các quan niệm này đã hình thành nên những bức tranh tổng thể về các
công trình giao thông trên thế giới.
1.2. Phân loại và phân cấp công trình giao thông
1.2.1. Các khái niệm cơ bản
- Công trình giao thông: Công trình gia thông bao gồm các công trình đường bộ, công
trình đường sắt, công trình đường thủy, công trình cầu, công trình hầm và công trình sân

1.2.3. Công trình đường sắt
- Đường sắt cao tốc: đường sắt có tốc độ thiết kế tối đa là 350km/h, thuộc mạng đường
sắt quốc gia.
- Đường sắt trên cao: đường sắt có đa số kết cấu nằm trên cao so với mặt đất.
- Đường tàu điện trên cao: một loại đường sắt trên cao thuộc hệ thống đường sắt đô thị
(kể cả đường 1 ray tự động dẫn hướng).
- Đường tàu điện ngầm: đường sắt xây dựng ngầm dưới đất thuộc hệ thống đường sắt
đô thị.
- Đường sắt quốc gia: phục vụ nhu cầu vận tải chung của cả nước, vùng kinh tế và liên
vận quốc tế.
- Đường sắt chuyên dùng: phục vụ nhu cầu vận tải riêng của tổ chức, cá nhân; khi nối
vào đường sắt quốc gia phải được phép của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải.
- Đường sắt địa phương: đường đô thị do địa phương quản lý, đường chuyên dùng
không nối vào đường sắt quốc gia.
- Đường sắt đô thị: đường sắt phục vụ nhu cầu đi lại hàng ngày của hành khách ở thành
phố và vùng phụ cận bao gồm đường tàu điện ngầm, đường tàu điện trên cao, đường 1
ray tự động dẫn hướng và đường xe điện bánh sắt.
- Đường (sắt) nhánh: chỉ chung đường sắt chuyên dùng có nối thông vào đường sắt
quốc gia.
1.2.4. Công trình hầm
- Đường hầm: Một công trình ngầm dưới đất có chiều dài lớn hơn nhiều lần kích thước
mặt cắt ngang và độ dốc dọc không vượt quá 15%.
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 3 | 130
- Hầm giao thông: Đường hầm phục vụ giao thông bao gồm hầm đường ô tô, hầm
đường sắt và hầm giao thông đô thị.
- Hầm đường ô tô: Hầm giao thông trên đường ô tô và hầm trên đường ô tô cao tốc.
- Hầm đường sắt: Hầm giao thông trên đường sắt.
- Hầm giao thông đô thị: Hầm được xây dựng trong đô thị bao gồm hầm đường sắt,

với mực nước phù hợp bằng cách trượt xuống nước bằng trọng lượng tàu.
1.2.6. Công trình hàng không
- Cảng Hàng không: bao gồm sân bay và tổ hợp các công trình và trang thiết bị phục
vụ vận chuyển hành khách, hành lý, hàng hóa và bưu kiện bằng đường hàng không, phục
vụ máy bay cất hạ cánh an toàn.
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 4 | 130
- Sân bay: Một khu vực bề mặt mặt đất hoặc mặt nước cụ thể (bao gồm cả nhà cửa
công trình và trang thiết bị) được dùng toàn bộ hay một phần cho máy bay bay đi, bay
đến và di chuyển trên bề mặt.
1.3. Phân cấp công trình giao thông
Công trình giao thông bao gồm 6 loại như trên và được thể hiện trong bảng 1.1.
Cấp công trình của các loại công trình giao thông được chia làm 5 cấp: cấp đặc biệt,
cấp I, cấp II, cấp III, và cấp IV là cơ sở để xếp hạng và lựa chọn nhà thầu trong hoạt động
xây dựng, xác định số bước thiết kế, thời hạn bảo hành phụ thuộc vào qui mô, chức năng
sử dụng, độ phức tạp của kỹ thuật xây dựng được thể hiện trong bảng 1.1.
Cấp thiết kế của công trình được phân chia trên cơ sở cấp công trình nhưng chủ yếu
phụ thuộc các yếu tố kỹ thuật được qui định cụ thể cho từng loại công trình giao thông và
được thể hiện trong các phần tương ứng của qui chuẩn này.
Bảng 1.1. Phân loại, phân cấp công trình giao thông.
Mã
số
Loại công trình
Cấp công trình
Cấp đặc
biệt
Cấp I Cấp II Cấp III Cấp IV
1
Đường

tốc độ >60km/h
Lưu lượng xe
từ 300-3.000
Xe quy
đổi/ngày đêm
hoặc
đường giao
thông nông
thôn loại A
Lưu lượng
xe <300 Xe
quy đổi/
ngày đêm
hoặc
đường giao
thông nông
thôn loại B
b) Đường ô tô,
đường trong
đô thị
c) Đường nông
thôn
2
Đường
sắt

Đường sắt
cao tốc
Đường tầu
điện ngầm;

sắt
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 5 | 130
4
Hầm
a) Hầm đường
ô tô
Hầm tầu
điện ngầm

Chiều dài >
3000m, tối
thiểu 2 làn
xe ô tô, 1 làn
đường sắt
Chiều dài từ
1000-3000m,
tối thiểu 2 làn
xe ô tô, 1 làn
đường sắt
Chiều dài từ
100-1000m
Chiều dài
<100m
b) Hầm đường
sắt
c) Hầm cho
người đi bộ
5

sửa chữa tàu
> 5.000 T
3.000-
5.000T
1.500–
3000 T
750 -1.500 T < 750T
c) Âu thuyền
cho tầu
> 3.000 T
1.500 -
3.000 T
750- 1.500 T 200 - 750 T < 200T
d) Đư
ờng
thủy có bê
rộng (B) và độ
sâu (H ) nước
chạy tàu
- Trên sông B > 120m;
H >5m B= 90-
<120m
H = 4- <5m



1.4. Công trình thoát nước
1.4.1. Phân loại
Trong xây dựng công trình đường bộ, công trình thoát nước được chia ra 4 loại cơ
bản như sau :
Loại 1 : Công trình cầu, bao gồm :
• Cầu lớn : là loại cầu có khẩu độ ≥ 100 m
• Cầu trung là loại cầu có khẩu độ ≥ 25m < 100 m
• Cầu nhỏ là loại cầu có khẩu độ < 25 m
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 6 | 130
Loại 2 : Công trình cống thoát nước, bao gồm :
• Cống tròn: có các loại khẩu độ từ
φ
60 đến
φ
150 cm
• Cống vuông (cống hộp): có các loại khẩu độ (80x80), (100 x 100), (150 x 150) và
(200 x 200) cm
• Cống bản: có các loại khẩu độ từ 80 đến 600 cm
Loại 3 : Công trình rãnh thoát nước mặt và nước ngầm, bao gồm :
• Rãnh hình thang
• Rãnh hình chữ nhật
• Rãnh hình tam giác
Loại 4 : Công trình vượt sông tạm thời, gồm có :
• Phà (có bến chùi hoặc bến boong tông)
• Đường ngầm
• Đường tràn
• Đường tràn liên hợp


- Tải trọng tính
toán H30, HL93
- Chủ yếu dùng để
vượt dòng chảy
và sông có lưu
lượng trên 20m
3
/s - Thời hạn sử
dụng tính toán 50-
100 năm
- Tải trọng tính
toán HL93, H30-
XB80, H18, H13.
- Chủ yếu dùng để
vượt dòng chảy
và sông có lưu
lượng trên 20m
3
/s.
- Có thể dùng làm
cầu vượt tại các
nút giao cắt khác
mức

10,0m
3
/s - Thời hạn sử
dụng tính toán
30 năm
- Tải trọng
tính toán đến
H13, H18
2 Cống Chủ yếu dùng để
thoát nước có lưu
lượng dưới
Chủ yếu dùng để
thoát nước có lưu
lượng dưới
Chủ yếu dùng để
thoát nước có lưu
lượng dưới
Chủ yếu dùng
để thoát nước có
lưu lượng dưới
Chủ yếu dùng
để thoát nước
có lưu lượng
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 7 | 130
20m

đường ngầm,
đường tràn, đò
với đường cấp IV
trở xuống
Không dùng Có thể dùng
phà, đường
ngầm, đường
tràn, đò
Có thể dùng
phà, đường
ngầm, đường
tràn, đò
Bảng 2.3. Công năng và tính năng của các loại công trình thoát nước nhân tạo trên
đường
1.4.3. Các công trình thoát nước nhỏ
1.4.3.1 Đường tràn
(a) Định nghĩa:
Công trình vượt sông có mặt đường nằm sát cao độ đáy sông. Hay nói cách khác
là độ chênh cao giữa cao độ đáy sông và cao độ mặt đường tràn là không lớn. Thông
thường tại những khu vực này vào mùa khô nước cạn. Vào mùa mưa, nước chảy tràn qua
mặt đường nhưng xe cộ vẫn đi lại được. Khi thiết kế cho phép một số ngày trong năm xe
cộ không qua lại được.
(b) Ưu điểm:
Xây dựng đơn giản, giá thành rẻ.
(c) Nhược điểm:
Giao thông sẽ bị gián đoạn khi lưu lượng nước lớn, dễ bị xói lỡ công trình.
(d) Phạm vi áp dụng:
Sử dụng cho khu vực có dòng chảy lưu lượng nhỏ, lũ xảy ra trong thời gian ngắn.

Hình 1.1 - Đường tràn

bền cao, có khả năng thoát nước với lưu lượng trung bình và tương đối lớn.
Trên thực tế có hai hình thức sử dụng cống, đó là cống dọc và cống ngang đường.
Cống dọc dẫn nước cần thoát theo dọc tuyến đường đến nơi xả nước nhất định; cống
ngang đường thường được thiết kế để tuyến vượt qua các dòng nước nhỏ hoặc dùng để
thoát nước theo phương ngang đường.
Cống có nhiều dạng mặt cắt ngang khác nhau, thường thấy là dạng cống tròn và
cống hộp.
Trên cống có đất đắp dày tối thiểu 0,50m để phân bố áp lực bánh xe và giảm lực
xung kích.
(b) Ưu điểm:
Xây dựng đơn giản, tuổi thọ cao hơn so với đường tràn và cầu tràn.
(c) Nhược điểm:
Dễ bị tắt nghẽn do các vật trôi, giá thành tương đối cao.
(d) Phạm vi áp dụng:
Thoát nước dọc cho các tuyến đường giao thông.
Thoát nước ngang cho dòng chảy có lưu lượng trung bình và tương đối lớn.
Thường các loại cống có mặt cắt ngang hình tròn được dùng ứng với lưu lượng
nước thoát nhỏ hơn hoặc bằng 40-50m
3
/s, cống hộp thường được thiết kế để thoát nước
với lưu lượng lớn hơn.
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 10 | 130

Hình 1.3a - Cống thoát nước ngang đường (cống hộp)

Hình 1.3b - Cống thoát nước ngang đường (cống tròn)
1.4.3.4 Cầu
(a) Định nghĩa:


Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 12 | 130
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 13 | 130
Hình 1.4 – Các công trình cầu trong thực tế
1.4.3.5 Tường chắn:
(a) Định nghĩa:
Tường chắn là công trình được xây dựng để chắn đất. Tường chắn thường có hai loại:
• Tường chắn có cốt, thường được làm bằng vật liệu có độ bền cao.
• Tường chắn không cốt.
(b) Phạm vi sử dụng:
Thường được xây dựng trong các trường hợp như: khi xây dựng nền đường trong điều kiện
không thể duy trì được độ dốc tự nhiên của mái taluy nền đường hay khi cần hạn chế việc
chiếm dụng mặt bằng của nền đắp (mái taluy đường đầu cầu ở các nút giao trong đô thị…).

Hình 1.5a - Mô hình kết cấu tường chắn tại chân mái taluy nền đường

Hình 1.5b - Mô hình kết cấu tường chắn gia cố taluy tại vị trí có nước mặt
1.4.3.6 Hầm:
(a) Định nghĩa:
Hầm là công trình giao thông được thiết kế có cao độ thấp hơn nhiều so với cao độ
mặt đất tự nhiên.
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”

MSc. Nguyn Trng Ngha - B mụn Cụng trỡnh Giao thụng Thnh ph & Cụng trỡnh thy Trang 15 | 130
Phõn loi theo dng mt ct ngang dm: mt ct ngang ch nht, ch T, ch I, ch
H, ch , mt ct ngang dng hp kớn,.
Phõn loi theo vt liu ch yu cu to nờn kt cu nhp cu: cu thộp, cu bờ tụng
ct thộp, cu liờn hp,
Mt s dng mt ct ngang thng dựng trong thc t:

19000
620
160 160
620 620 620 620 620 620 620 620
1100
8@2100=16800
1100
Lớ p phòng nớ c dày 0,4 cm.
Lớ p BT atphan dày 7cm,

Hỡnh 1.8a - Mt ct ngang kt cu nhp dm T bng BTCT
13761650
4000
9000
500
-Bê tông mặt cầu, T=200mm
5004000
2.0%
-Bê tông Asphalt T=70mm
-Lớ p phòng nớ c T=4mm
-Tấm bê tông đúc sẵn , T=80mm
2.0%
3x2400=7200

1/2 mặt CắT L/2
14000/2
8000/2
2330 23302330 / 2 2330 / 2
1/2 mặt CắT đầu dầm
2330
14000/2
2508000/2
10
1.5%
180
1.5%
2500250
1175

Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 16 | 130
Hình 1.8d - Mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm super – T bằng BTCT
500 1900
4500
16700
10500
11500
500 1900
35001400
6001600
2600
1200
150 1050 1500 400

• Hệ thống thoát nước trên cầu: Bao gồm hệ thống thoát nước dọc và ngang cầu.
Chúng được bố trí để đảm bảo thoát nước trên mặt cầu.
• Hệ liên kết trên cầu: Gồm gối cầu, khe co giãn.
+ Gối cầu là một bộ phận quan trọng, nó giúp truyền tải trọng từ kết cấu nhịp
xuống các kết cấu phần dưới, là hệ liên kết giữa kết cấu phần trên và kết cấu
phần dưới của công trình cầu.
+ Khe co giãn (khe biến dạng): là bộ phận đặt ở đầu kết cấu nhịp, để nối các
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 17 | 130
kết cấu nhịp với nhau hoặc nối kết cấu nhịp với mố cầu nhằm đảm bảo khai
thác êm thuận. Khe biến dạng bảo đảm cho các kết cấu nhịp chuyển vị tự do
theo đúng sơ đồ kết cấu đã thiết kế.
Ngoài ra trên cầu còn có các hạng mục như: các thiết bị kiểm tra, biển báo, thông tin
tín hiệu và chiếu sáng trên cầu,…
1.6. Phân loại cầu
Có nhiều cách phân loại cầu khác nhau. Có thể phân loại theo cao độ đường xe
chạy, theo vật liệu làm cầu, theo mục đích sử dụng, theo dạng kết cấu và chướng ngại vật
mà cầu vượt qua, theo sơ đồ chịu lực…
1.6.1. Phân loại cầu theo cao độ đường xe chạy
• Cầu có đường xe chạy trên: Khi đường xe chạy đặt trên đỉnh kết cấu nhịp.

Hình 1.10a – Cầu có đường xe chạy trên
• Cầu có đường xe chạy dưới: Khi đường xe chạy bố trí dọc theo biên dưới của kết
cấu nhịp.

Hình 1.10b – Cầu có đường xe chạy dưới
• Cầu có đường xe chạy giữa: Khi đường xe chạy bố trí trong phạm vi chiều cao của
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”

Gồm cầu có KCN cố định và cầu có KCN di động
1.6.4.1 Cầu cố định
Cầu cố định là cầu có khổ giới hạn dưới cầu (tịnh không dưới cầu) cố định đảm bảo cho
thông xe hoặc thông thuyền qua lại an toàn dưới cầu hoặc bắc qua các chướng ngại lớn,
bao gồm:
• Cầu thông thường: cầu vượt qua các chướng ngại thiên nhiên như sông, suối, các
thung lũng hoặc các dòng nước… Hình 1.12a – Cầu vượt qua thung lũng
• Cầu vượt: xuất hiện khi có các giao cắt xuất hiện trên các tuyến giao thông, tại các
tuyến này các hướng cắt nhau có lưu lượng lớn chẳng hạn như tuyến đường ôtô
giao với các đại lộ chính hoặc giao cắt với đường sắt.v.v…
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 21 | 130

Hình 1.12b – Cầu vượt trên đường
• Cầu cạn (cầu dẫn): được xây dựng ngay trên mặt đất nhằm dẫn vào 1 cầu chính
hoặc chính là một biện pháp giải phóng không gian phía dưới bằng cách nâng cao
độ phần xe chạy lên. Các cầu này thường được xây dựng trong thành phố cho
đường ôtô, xe điện ngầm, đường sắt trên cao

Hình 1.12c – Cầu cạn trên đường
• Cầu cao: Cầu bắc qua các thung lũng sâu, các trụ cầu thường rất cao trên 20-25m
(thậm trí đến hàng trăm mét).
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 22 | 130


nhịp đeo, dầm liên tục nhiều nhịp … Hình 1.14a – Mô hình cầu dầm giản đơn một nhịp

M
Proof
Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”
MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 24 | 130

Hình 1.14b– Mô hình cầu dầm hẫng Hình 1.14c- Mô hình cầu dầm hẫng nhịp đeo Hình 1.14d- Mô hình cầu dầm liên tục
1.6.5.2 Cầu Vòm
Cầu vòm là dạng kết cấu chịu lực chủ yếu là vòm; vòm chịu nén và uốn là chủ
yếu. Sơ đồ tính toán đối với kết cấu cầu vòm theo các dạng vòm trong cơ học kết cấu đã
được làm quen như là: dạng vòm không chốt (hai đầu ngàm), dạng vòm 1 chốt trên đỉnh
vòm, dạng vòm 2 chốt tại hai mố cầu, dạng vòm 3 chốt…

Hình 1.15 – Ảnh một dạng cầu vòm trong thực tế
1.6.5.3 Cầu khung
Cầu khung là dạng kết cấu có kết cấu nhịp cầu được nối liền với kết cấu trụ phía
dưới. Với loại cầu này, sơ đồ chịu lực là dạng khung, các lực tác dụng vào kết cấu sẽ
M
M
M