ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI
CẦU MĂNG THÍT
Chơng 1 Giới thiệu chung
I.1. Mở đầu
Cầu Măng Thít nằm tại Km21+548 QL53, thuộc địa phận xã Tân Long Hội, huyện
Măng Thít, tỉnh Vĩnh Long, trong phạm vi quản lý của công ty QL&SCĐB 717- Khu quản lý
Đờng bộ VII. Cầu đợc xây dựng để đáp ứng nhu cầu giao thông, giao lu về kinh tế, xã hội
giữa hai tỉnh Vĩnh Long và Trà Vinh. Đồng thời góp phần vào mạng lới giao thông chung
của khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Cầu bắc qua sông Măng Thít, là một tuyến đờng thuỷ chính ở khu vực Nam Bộ. Cấp
hạng đờng thuỷ của sông đợc Bộ GTVT xác định là sông cấp I. Lu thông đờng thuỷ diễn ra
quanh năm với mật độ cao và nhiều phơng tiện thuỷ có tải trọng lớn.
I.2. Đặc điểm điều kiện tự nhiên
I.2.1. địa hình
Địa hình khu vực cầu mang đặc trng của ĐBSCL: hai bờ sông là khu dân c và vờn cây
ăn quả. Bề mặt địa hình thờng bị phân cắt bởi hệ thống các kênh rạch tự nhiên và kênh mơng
thuỷ lợi. Sông Măng Thít có lòng sông tại khu vực đầu cầu tơng đối thoải, độ dốc hớng ra h-
ớng sông khoảng 10%, tại khu vực giữa sông độ dốc này khoảng 20%. Lòng sông rộng và
thoáng, tàu thuyền lu thông qua công trình thờng xuyên.
I.2.2. khí tợng - thủy văn.
Chế độ thuỷ văn của sông Măng Thít là chế độ bán nhật triều, chịu ảnh hởng của triều
cờng biển Đông. Mức nớc cao xuất hiện vào mùa ma trong khoảng từ tháng 4 đến tháng 11,
trong đó mức nớc cao nhất xuất hiện vào khoảng tháng 8 đến tháng 10. Mức nớc thấp xuất
hiện vào mùa khô trong những tháng còn lại trong năm, trong đó mức nớc thấp nhất xuất
hiện vào khoảng tháng 1 đến tháng 2. Dới đây là một số số liệu thu nhập trong quá trình
khảo sát:
- Mức nớc cao nhất tần suất 1% :+3.0m;
- Mức nớc thông thuyền tần suất 5% :+2.1m;
- Mức nớc thấp nhất tần suất 99% :-2.5m;
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

3
cần hạn chế thi công các công việc của phần móng ngập dới nớc do lũ lớn, ma to kéo dài.
Với lớp đất bề mặt lòng sông bùn sét, việc thi công kết cấu phụ trợ dùng cho kết cấu
ngập dới nớc nh: thùng chụp hoặc khung vây cọc ván thép, đổ bê tông bịt đáy sẽ phức tạp
hơn.
Chơng 2 thiết kế các phơng án cầu
II.1. tiêu chuẩn kỹ thuật và qui mô
Qui trình thiết kế:
Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-01 Bộ GTVT.
Tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô TCVN 4054-98.
Tiêu chuẩn thiết kế áo đờng mềm 22TCN 211-95.
Quy trình khảo sát đờng ô tô 22TCN 263-2000.
Khổ cầu: K8 + 2 x 1.5m.
Khổ thông thuyền (sông cấp I):
Chiều cao thông thuyền: 10m, chiều rộng thông thuyền: 80m. Độ dốc dọc tối
đa trên cầu i
max
= 4%.
Bán kính đờng cong bằng R
min
=250m, bán kính đờng cong đứng Rmin
lồi=4000m.
II.2. Đánh giá các điều kiện địa phơng:
Phân tích các điều kiện địa phơng, ta thấy có một số nhận xét sau:
Về địa chất: lớp đất tốt nằm khá sâu (trên 50m), nên loại móng cọc khoan nhồi sẽ là sự
lựa chọn hợp lý.
Về thuỷ văn: mực nớc thi công là khá sâu (13-21m); do đó móng trụ dới nớc sẽ dùng
loại đài cao để thuận tiện cho công tác thi công và đảm bảo tính kinh tế. Do mực nớc sâu nh

II.3.2.1. Phơng án 1:cầu liên tục
(Khối lợng của phơng án đợc tính trong phần phụ lục).
Cầu đợc xây dựng vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT DƯL.
Sơ đồ cầu 2x40m + 80m + 3x130m + 80m + 2x40m, chiều dài toàn cầu
Lc=720,5m. Tổng bề rộng cầu B=12,4m (mép ngoài lan can).
a - Phần cầu chính :
Kết cấu: cầu dầm liên tục BTCT DƯL (80+3x130+80)m
Dầm chủ: tiết diện hình hộp, chiều cao tại trụ 7.0m, tại giữa nhịp 3.5m, thi công
theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng.
Trụ cầu: dùng kết cấu trụ đặc bằng bê tông cốt thép, hai đầu hình bán nguyệt.
Móng trụ: dùng móng cọc khoan nhồi đờng kính 1.5m.
Mặt cắt ngang phần cầu liên tục:
1050
1200
4799/2
1
6
2650 1500
6
0
0
12400/2
1500 200
8000/2
2%
4
0
0
2%
8000/2

150
40
200
40
5700
1001000
600830
500
1000100
150
500
ThÇy híng dÉn: T.S NguyÔn V¨n Mîi SVTH: Vò V¨n TiÒn

7
b -Phần cầu dẫn:
Kết cấu: dầm giản đơn SuperT, L=40m, bằng BTCT DƯL căng trớc.
Mặt cắt ngang gồm 6 dầm chủ chiều cao không đổi là 1.75m, khoảng cách các
dầm là 2.04m.
Mố : dùng mố chữ U, bằng BTCT đổ tại chỗ.
Trụ cầu dẫn: trụ đặc bằng BTCT, hai đầu hình bán nguyệt, xà mũ có tai che
phần chuyển tiếp giữa các nhịp trên trụ.
Móng mố, trụ cầu dẫn: dùng móng cọc khoan nhồi, đờng kính 1m.
II.3.2.2. Phơng án 2:cầu dây văng
(Khối lợng của phơng án đợc tính trong phần phụ lục).
Cầu đợc xây dựng vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT DƯL.
Sơ đồ cầu 3x40+117+240+117+3x40m , chiều dài toàn cầu Lc = 724.6 m.
Tổng bề rộng cầu B=13.6m (mép ngoài lan can).
a - Phần cầu chính :
Kết cấu: là loại cầu dây văng 3 nhịp (117+240+117)m .
Dầm chủ: bằng BTCT kiểu hai phiến dầm dọc biên .Chiều cao dầm 1.6m (tại

max
(tính ở phần chọn dây) = 2,401.5 T
A = 2.00 m2 < 3.03 :Đạt
Tháp cầu: do khổ cầu khá nhỏ (8+2x1.5m) làm cho kết cấu có độ ổn định khí
động kém nên dùng tháp dạng chữ A, có u điểm là độ cứng tháp theo phơng
ngang lớn, mặt phẳng dây xiên tăng ổn định cho kết cấu nhịp khi chịu tải trọng
ngang cầu.
Mặt cắt ngang dầm chủ:
2%
2641170
1500850 250 200
2%
2201516
9400 1000
400
600
1100
13600
8000 1500 250200 850
1000450
1600
1100
400
1000
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

9
Th¸p cÇu:
ThÇy híng dÉn: T.S NguyÔn V¨n Mîi SVTH: Vò V¨n TiÒn


58000
1
2
1000
3 - 3
500
72731
40000
500
3800
2000
1000
2000
500 500
18001000
2 - 2
1000
2000
3800
R
5
1
1
4000
1 - 1
4000
10001800
3800
ThÇy híng dÉn: T.S NguyÔn V¨n Mîi SVTH: Vò V¨n TiÒn


tt
ì
+++
=
ììì
ìì+






+ì






+ì+




Trong đó :
A
t
: Diện tích 1 cột tháp (tháp 2 cột).
g , p :Tĩnh tải và hoạt tải (tải trọng làn) tác dụng đều trên một giàn dây.
l


2/2

g+

p
p



Hình 3.1: Sơ đồ tính áp lực V tai tháp:
Tĩnh tải:
Trọng lợng bản thân của hệ dầm mặt cầu:DC1
nbdcd
dgg +=
+

Diện tích tiết diện dầm (dầm chủ+bản) : 6.06m
2
mKNmT /44.145/544.144.2*06.6g
bdc
===
+
Thể tích 1 dầm ngang (dầm ngang dầy 0.25m, khoảng cách các dầm ngang 6.5m):
V
n
=(15.466x0.25)=3.867 m
3
Trọng lợng một dầm ngang: G=3.867 x2.5=9.666(T)
mKNmT /87.14/487.1

2.
5.0
l
llg
xP
i
i
t
+
=
Với l
1
=117m, l
2
=240m
Loại tải trọng g
i
(KN/m) P
i
t
(KN)
DC1 160.31 19240.3
DC2 6.25 750.1
DW 18.354 2202.8
Hoạt tải:
Xác định hệ số phân phối ngang:
PL
LL
200 1500 850250
0.0962

n

Hệ số phân phối ngang của tải trọng làn W:
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

13
( )
4785.3
2
63406.08189.0
=
+
=
x
W

Hệ số phân phối ngang của tải trọng xe tải thiết kế HL93:
1595.1
2
3884.05319.06276.07711.0
=
+++
=
LL

Vậy nội lực do tải trọng hoạt tải :
( )
xeLL
nw
ht

Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cờng độ I:
)75.15.125.125.1(05.1
11111
ht
t
lp
t
lc
t
dc
tt
PPPPP +++=
DC1 DC2 DW P Tổng
cộng
Hệ số vợt tải n
i
1.25 1.25 1.5 1.75
P
i
(KN) 19240.3 750.1 2202.8 4130.4
P
i
xn
i
(KN) 24050.4 937.7 3304.2 7228.1
P
1t

=1,05.


cách điển hình giữa các cáp văng tại vị trí mặt cầu là 6.5 m.
Diện tích các dây văng đợc tính sơ bộ theo công thức sau:
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

14
R
S
F
i
i
=
Trong đó :
F
i
: diện tích tiết diện dây thứ i.
S
i
: Lực dọc tính toán do tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng.
R : Cờng độ tính toán của cáp làm dây văng.
R = 0.45*R
tc
=0.45*1860=837 Mpa = 8.37(T/cm
2
).
R
tc
: Cờng độ giới hạn của vật liệu làm dây văng(1860Mpa).
Lực dọc trong dây văng thoải nhất (dây ở giữa nhịp):
( )
( )

sin
sin
max
=
Riêng dây neo là dây ở hai đầu cầu làm việc bất lợi nhất khi hoạt tải đứng kín nhịp
giữa, do đó nội lực trong dây neo xác định theo công thức :

=
+=
k
ji
i
h
i
t
SSS
0
00
cos
cos
.


Trong đó :
S
0
t
: Nội lực do tĩnh tải gây ra trong dây neo.
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền


=26
o
Số tao cáp cho mỗi dây :
tao
i
i
F
F
n =
F
tao
=1.37(cm
2
) : là diện tích một tao đờng kính 15.2mm (7 sợi ỉ5).
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

16
t
ii
h
i
SSS =
pq
Sq
S
i
t
i
+
=

22 44 141.5 112.7 28.8 23.0 16.91 12.3 13 17.86
23 40 152.9 121.8 31.1 26.5 18.27 13.3 14 19.24
24 37 163.4 130.1 33.2 29.5 19.52 14.2 15 20.61
25 35 171.4 136.5 34.9 31.8 20.48 14.9 15 20.61
26 33 180.5 143.8 36.7 34.3 21.57 15.7 16 21.98
27 32 185.5 147.8 37.7 35.6 22.17 16.1 17 23.36
28 30 196.6 156.6 40.0 38.5 23.49 17.1 18 24.73
29 29 202.8 161.5 41.3 40.1 24.23 17.6 18 24.73
30 28 209.4 166.8 42.6 41.9 25.02 18.2 19 26.11
31 27 216.6 172.5 44.1 43.7 25.87 18.8 19 26.11
32 26 224.3 178.6 45.6 45.6 26.79 19.5 20 27.48
Lực nén lớn nhất trong dầm, do các dây văng truyền vào có thể tính theo công thức:


=
32
18
max
cos
ii
SS

= 2401.5 T.
b - Phần cầu dẫn:
Dùng kết cấu nhịp đơn giản dầm Super-T giống nh phơng án 1.
II.2.2.3. Phơng án 3(cầu giàn thép 7 nhịp đơn giản)
(Khối lợng của phơng án đợc tính trong phụ lục1).
Cầu đợc xây dựng vĩnh cửu bằng thép.
Sơ đồ cầu: 7x100 (m), chiều dài toàn cầu Lc=710.6m
Tổng bề rộng cầu: B=13.4m (mép ngoài lan can).

b
*F
b
+ R
a
*F
a
)
Trong đó :
: hệ số uốn dọc = 1
m
1
=0.85: hệ số điều kiện làm việc, do cọc đợc nhồi bêtông theo phơng đứng
m
2
: hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công m
2
= 0,7
F
b
: Diện tích tiết diện cọc (m
2
)
R
b
: Cờng độ chịu nén của bêtông cọc.
R
a
: Cờng độ của thép chịu lực.
F

(LK7) đến 22m (LK5) (Độ sệt B= 0.5).
Lớp 3 : Sét pha cát, xám đen, xám xanh trạng thái dẻo cứng. Bề dày lớp từ 14m
(LK5) đến 20m (LK2) (Độ sệt B= 0.4).
Lớp 4 : Sét, trạng thái cứng, kết cấu chặt, xuất hiện ở độ sâu khoảng 54m (Độ sệt
B= 0.4).
Sức chịu tải của cọc khoan nhồi tính theo công thức:
P =k. m (R
i
F
b
+ U m
f

i
L
i
)
Trong đó:
- P: sức chịu tải của cọc theo nền đất (T).
- k =0.7: hệ số đồng nhất của đất
- m =1: hệ số điều kiện làm việc.
- U: Chu vi tiết diện ngang cọc (m).
- m
f
: hệ số điều kiện làm việc của cọc, phụ thuộc vào phơng pháp tạo lỗ khoan và thân
cọc. Với cọc nhồi đầm rung có đóng ống vách và địa chất đã cho m
f
= 0.6
-
i

i
F
T
Um
f

i
L
i
+ R
i
F
T
P
T
10 13 0.8 32.656
25 18 3.2 180.86
41 15 5.2 244.92
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

19
52 5 5.8 91.06 475 0.785 373.0
549.5 373.0 702.69 492
Do địa chất tại khu vực làm cầu là tơng đối đồng nhất, chiều dài các cọc gần bằng
nhau, trong phần thiét kế sơ bộ, ta sẽ lấy sức chịu tải theo nền đất của cọc tại mố M0 làm kết
quả chung cho các cọc có đờng kính 1m còn lại. Nh vậy, P
nđ
(D=1m) = 492 (T).
Tơng tự nh vậy, ta sẽ tính sức chịu tải theo nền đất của cọc tại trụ T4, và dùng kết quả
này cho tất cả các cọc có đờng kính 1.5m.

+ R
i
F
T
P
T
9 18 0.8 67.85
28 21 3.4 336.40
47 16 5.6 422.15
58 6 6.2 175.27 510 1.766 900.8
1001.7 900.8 1501.8 1051
Nh vậy, P
nđ
(D=1.5m) = 1051 (T).
II.4.1.5. Tính tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng:
Trọng lợng mố (trụ): tính trực tiếp từ khối lợng bê tông làm mố trụ đã có ở phần
phụ lục tính khối lợng vật liệu. P
mố - trụ
Tải trọng truyền từ kết cấu nhịp xuống: tính qua áp lực thẳng đứng tác dụng lên
gối cầu, gồm có:
Tĩnh tải 1 (g1): trọng lợng dầm, bản mặt cầu.
Trọng lợng 2 xe đúc: 2x80=160(T).
Trọng lợng thi công rải đều 0.075(T/m
2
) =0.075x11.4=0.855(T/m)
Tĩnh tải 2 (g2): trọng lợng lớp phủ mặt cầu, lan can.
Hoạt tải: HL93 + ngời đi .
Về nguyên tắc, để tính áp lực lớn nhất lên gối cầu, ta cần thực hiện các bớc sau:
Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền


( A-m
2
là diện tích tiết diện ngang;
BTCT
= 2.5 T/m
3
)
Phần dầm đơn giản: g
1
= (5.35 x 2.5 +0.855)= 14.23T/m
Phần dầm liên tục: tính trung bình:
g
1
* = (12.92 x 2.5+0.855) = 33.155 T/m
g
1
** = (8.70 x 2.5+0.855) = 22.605 T/m.
Tĩnh tải 2: g
2
= (0.49x2.5+0.798x2.25)x1=3.021 T/m.
Hoạt tải:
Ngời đi: p
ng
= T. B
ng
= 0.3 x (2 x 1.5) = 0.9 T/m.
T = 0.3 T/m
2
: tải trọng ngời phân bố đều
B

Trụ biên T2
247.4 618.5 284.6 283.24 567.8 137.4 160.3
Trụ giữa T3
1056.6 2641.5 4470.15 37.32 4507.5 354.2 347.5
Trụ giữa T4
1065.5 2663.8 4470.15 -4.09 4466.1 399.6 394.3
Trụ giữa T5
1065.5 2663.8 4470.15 -4.09 4466.1 399.6 394.3
Trụ giữa T6
1081.8 2704.5 4470.15 37.32 4507.5 354.2 347.5
Trụ biên T7
234.3 585.8 284.6 283.24 567.8 137.4 160.3
Trụ dẫn T8
213.6 534.0 569.2 569.2 120.8 174.2
Mố M0
218.8 547.0 284.6 284.6 60.4 117.5
Mố M9
218.8 547.0 284.6 284.6 60.4 117.5
Hệ số tải trọng 1.25 1.25 1.5 1.75
Bảng tải trọng tính toán tác dụng lên móng mố, trụ (các hệ số tải trọng ở bảng trên):
Hạng mục Tên
Pmố trụ
(T)
P (g1)
(T)
P(g2)
(T)
Pht
(T)
P

phạm vi lăng thể trợt của đất đắp trên mố).
- P(T): tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ đã tính ở trên.
- P
cọc
= min(P
vl
, P
nđ
).
Hạng mục Tên
Pvl
(T)
Pnđ
(T)
Pcọc
(T)
Tải trọng
(T)
Hệ số Số cọc Chọn
Trụ dẫn T1
1149.0 492 492 1824.2 1.5 5.56 6
Trụ biên T2
1149.0 492 492 1969.6 1.5 6.00 6
Trụ giữa T3
2585.3 1051 1051 10075.6 1.5 14.38 15
Trụ giữa T4
2585.3 1051 1051 10201.6 1.5 14.56 15
Trụ giữa T5
2585.3 1051 1051 10201.6 1.5 14.56 15
Trụ giữa T6

VL
P
= *(m
1
*m
2
* R
b
*F
b
+ R
a
*F
a
)
Trong đó :
: hệ số uốn dọc = 1
m
1
=0.85: hệ số điều kiện làm việc, do cọc đợc nhồi bêtông theo phơng đứng
m
2
: hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công m
2
= 0,7
F
b
: Diện tích tiết diện cọc (m
2
)

Thầy hớng dẫn: T.S Nguyễn Văn Mợi SVTH: Vũ Văn Tiền

25