NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Thành
1. TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN
TIẾT DIỆN SUPER T CĂNG TRƯỚC
2. NHIỆM VỤ: (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu).
Số liệu:
Khổ cầu: B = 12m(Phần xe chạy) + 2x1.0(Lề bộ hành) + (Lan can
ASSHTO) + 2x0.2 (Khoảng an toàn)
Chiều dài nhịp tính toán: L = 34.8 m
Khổ thông thuyền: 25x3.5m (Sông cấp V)
Tải trọng: HL 93, Tải trọng người
Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN272 – 05
Mặt cắt sông cho trước.
Yêu cầu:
Thiết kế 2 phương án sơ bộ (có so sánh phương án).
Thiết kế kỹ thuật 1 mố và 1 trụ (bao gồm cả phần móng).
Thiết kế kỹ thuật một phương án kết cấu nhịp.
Thiết kế kỹ thuật tổ chức thi công.

3. NGÀY GIAO:
4. NGÀY HOÀN THÀNH:
Giáo viên hướng dẫn LỜI CẢM ƠN
–––& ———

Sau 12 tuần làm Đồ án tốt nghiệp, được sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Tp.HCM, ngày …… tháng 08 năm 2012
Giáo viên hướng dẫn Tp.HCM, ngày …… tháng 08 năm 2012
Giáo viên chấm phản biện ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 5
MỤC LỤC

PHẦN I : TỔNG QUAN

Chương I : Đặc điểm vị trí thiết kế 10
Chương II : Các số liệu thiết kế 14
Chương III : Các tiêu chuẩn kĩ thuật liên quan 15

PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN

Chương I : Thiết kế sơ bộ phương án I 17
1.1. Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 17
1.2. Mố cầu: 17
1.3. Trụ cầu: 17
1.4. Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 18
1.5. Thiết kế sơ bộ 21
Bảng tổng hợp khối lượng 29
Chương II : Thiết kế sơ bộ phương án II 31
2.1. Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 31
2.2. Mố cầu: 31

Chương III : Dầm ngang 127
3.1. Khái qt chung 127
3.2. Nội lực do tĩnh tải tác dụng 127
3.3. Nội lực do hoạt tải tác dụng 129
3.4. Tổ hợp nội lực 133
3.5. Tính tốn cốt thép chịu momen âm 133
3.6. Tính tốn cốt thép chịu momen dương 134
3.7. Kiểm tra điều kiện chịu nứt 135
3.8. Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai. 138
Chương IV : Dầm chủ 142
4.1 Số liệu thiết kế 142
4.2 Thiết kế cấu tạo 142
4.2.1. Kích thước mặt cắt ngang cầu 142
4.2.2. Cấu tạo dầm chủ 145
4.2.3. Tính tốn đặc trưng hình học 148
4.2.4. Hệ số phân bố tải trọng 152
4.3 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 157
4.3.1. Tĩnh tải tác dụng lên một dầm chủ 157
4.3.2. Hoạt tải HL93 159
4.3.3. Đường ảnh hưởng momen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng 161
4.4 Tổ hợp nội lực theo các TTGH 173
4.5 Tính tốn bố trí cốt thép 175
4.5.1. Bố trí thép dự ứng lực 175
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 7
4.5.2. Tính tốn đặc trưng hình học khi có cáp 180
4.6 Tính tốn các mất mát ứng suất 187
4.6.1. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 187
4.6.2. Mất mát ứng suất do co ngót 190
4.6.3. Mất mát ứng suất do từ biến 190

6.8. Thiết kế cốt thép 312
6.8.1. Thiết kế cốt thép cho xà mũ 312
6.8.2. Thiết kế cốt thép thân trụ 317
6.9. Thiết kế móng trụ 324

PHẦN IV : THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CƠNG

Chương I : Thi cơng kết cấu phần dưới 355
1.1. Trình tự thi cơng cọc khoan nhồi 355
1.2. Trình tự thi cơng mố 359
1.3. Trình tự thi cơng trụ 360
Chương II : Thi cơng kết cấu phần trên 363
2.1. Trình tự lao lắp dầm bằng giá ba chân 363
2.2. Trình tự thi cơng kết cấu phần trên 364
Chương III : Các tính tốn phụ trợ cho thi cơng 379
3.1. Tính tốn chiều dày lớp bê tơng bịt đáy 379
3.2. Tính tốn vòng vây cọc ván thép 380
3.2.1. Xác định độ chơn sâu 381
3.2.2. Tính tốn cọc ván thép 382
3.2.3. Tính tốn khung vành đai 385
3.2.4. Tính tốn thanh chống 388
3.2.5. Lựa chọn búa đóng cọc ván 388
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 10

nước giao động theo thủy triều từ tháng 1 đến đầu tháng 8 hằng năm. Những năm có lũ
lớn 1996, 2000, 2001 thì thời gian khơng ảnh hưởng của thủy triều sẽ kéo dài thêm.
Theo thống kê số liệu quan trắc thu thập được mực nước cao nhât quan trắc tại
vị trí trạm vào ngày 23/9/2007. Cao độ mực nước thiết kế:
Mực nước thấp nhất : + 3.75 m
Mực nước cao nhất : + 7.05 m
Mực nước thơng thuyền : + 5.25 m
1.2.2. Khí tượng
Theo số liệu thống kê của trạm Vĩnh Hưng, đặc trưng khí tượng của khu vực
xây dựng cầu Cái Mơn như sau:

Bảng thống kê nhiệt độ đặc trưng các tháng từ 1978 đến năm 2000
Tháng

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T
max
31.8

32.7

34.9

36.5

35.8


21.9

21.3

22.7

23.2

23.0

22.4

T
tb
25.9

26.1

27.3

28.7

28.5

27.7

27.1

27.4



308

82.2

7.0

1540

Lượng mưa ngày lớn nhất: 300mm. Tháng 10/1995
Lượng mưa tháng lớn nhất: 734.5mm. Tháng 10/1995
Bảng thơng kê tốc độ gió trung bình mạnh nhất từ năm 1978 đến năm 2000( m/s)
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
V
bq
1.7 2.3 2.7 3.2 1.8 2.2 2.1 2.4 2.6 2.1 2.0 2.3 2.2
V
max
13 18 15 19 38 19 19 28 19 15 18 13 17
1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH:
Qua cơng tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng cấu trúc địa tầng của
khu vực xây dựng cầu gồm các lớp sau:
Lớp 1(Lớp bề mặt) : Cát mịn, màu xám trắng, trạng thái kém chặt. Bề dày lớp 4,5 m.
Lớp 2 : Sét cát hạt mịn lẫn bụi, màu xám trắng xám nâu, trạng thái dẻo cứng đến nửa
cứng. Bề dày lớp 8,7m; cao độ đáy lớp -10,4m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất
này như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.8%
+ Dung trọng tự nhiên γ
w
: 1.95g/cm

Nhận xét: Đây là lớp chịu lực yếu, khơng thích hợp cho việc đặt móng của kết cấu mố-
trụ cầu.
Lớp 4 : Sét lẫn bụi,màu xám tím loang nâu hồng,trạng thái nửa cứng. Bề dày lớp
6,7m; cao độ đáy lớp -28,4m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên W : 27.8%
+ Dung trọng tự nhiên γ
w
: 1.744 g/cm
3

+ Chỉ số dẻo I
p
: 26.1
+ Độ sệt B : 0.05
+ Góc ma sát trong ϕ : 15
0
43’
+ Lực dính c : 0.383 kG/cm
2

Nhận xét : Đây là lớp chịu lực trung bình đến tốt, tuy nhiên cần phải xem xét kỹ khi
đặt móng mố, trụ cầu vào lớp này do chiều dày lớp khá mỏng.
Lớp 5 : Cát mịn đến trung lẫn bụi sét, màu nâu vàng đến hồng nhạt, trạng thái chặt vừa
đến chặt. Bề dày lớp 8,8 m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp này như sau:
+ Độ ẩm tự nhiên W : 21,5%
+ Dung trọng tự nhiên γ
w
: 1,961 g/cm
3



đất
Loại đất
H
(m)
C
kN/m
2

j
(độ)
g
w

T/m
3

SPT

Lớp 1

Cát mịn, màu xám trắng, trạng thái kém chặt 4.5 6 15
0
21’

18.0

-
Lớp 2


15
0
43’

1.744

15-18

Lớp 5

Cát mịn đến trung lẫn bụi sét, màu nâu vàng
đến hồng nhạt, trạng thái chặt vừa đến chặt
8.8 6.5 27
0
39’

1.961

15-50

ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : NGUYỄN TẤN THÀNH Trang 15
CHƯƠNG III

CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT LIÊN QUAN
- Quy định khoan thăm dò địa chất 22 TCN 259-2000.
- Quy phạm đo vẽ địa hình 96 TCN 43-900.
- Tính tốn dòng chảy lũ 22 TCN 220-95.
- Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06.
- Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05.

ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 17
CHƯƠNG I
THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I

CẦU DẦM BTCT DUL NHỊP GIẢN ĐƠN
TIẾT DIỆN SUPER-T CĂNG TRƯỚC

1.1 Chọn sơ bộ kết cấu nhịp:
- Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 7 dầm Super T (Căng trước)
- Khoảng cách các dầm là 2135 mm
- Chiều dài mỗi dầm 35500 mm
- Số nhịp : 3 nhịp
- Chiều dài cầu 114.7m (tính từ hai đi mố)
- Chiều cao mỗi dầm là 1700 mm.
- Dầm ngang bằng bê tơng cốt thép đổ tại chỗ.
- Bản mặt cầu dày 200 mm.
- Lớp mui luyện dốc 2% có bề dày trung bình là 100 mm.
- Lớp phòng nước dày 5 mm.
- Lớp phủ mặt cầu bằng bê tơng asphalt dày 70 mm.
- Thanh và trụ lan can làm bằng thép M270 cấp 250.
- Gối cầu sử dụng gối cao su có bản thép.
1.2 Mố cầu:
- Mố cầu là mố chữ U bằng bê tơng cốt thép
- Móng mố là móng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1m, có 8 cọc, chiều dài
mỗi cọc dự kiến 34 m
1.3 Trụ cầu:
- Trụ cầu là trụ đặc bằng bê tơng cốt thép, thân hẹp
- Móng trụ là móng cọc khoan nhồi có đường kính cọc là 1m, 8 cọc, chiều dài dự
kiến mỗi cọc 34 m

ps1
= 143.3 mm
2

Modul đàn hồi của cáp: E
ps
= 197000 MPa
- Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ:
Kết cấu
Chiều dày tối thiểu lớp bê tơng bảo
vệ (mm)
Lan can 50
Lề bộ hành 35
Bản mặt cầu 40
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 19
Dầm ngang 50
Dầm super T 50
Trụ cầu và mố cầu 50
Bệ mố và bệ trụ 100
Cọc khoan nhồi 100

ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 20


1.5. Thiết kế sơ bộ
- Chiều dài tồn dầm :

B 0.2m

- Tổng bề rộng cầu : =+×+×+×=
1234
BB2B2B2B14.9m

- Dạng kết cấu nhịp : Cầu dầm
- Dạng mặt cắt : Super T
- Vật liệu kết cấu : BTCT dự ứng lực
- Cơng nghệ chế tạo : Căng trước
- Cấp bêtơng:
Dầm chủ :
'
cd
f= 50MPa

Bản mặt cầu :
'
cb
f= 35MPa

- Tỷ trọng bêtơng : γ=
3
c
2500 kg/m

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: :
pu
f= 1860MPa


SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 22
- Lớp BT atphan: : =
1
h 70 mm

- Lớp phòng nước : =
2
h 5 mm

- Chiều dày lớp mui luyện trung bình : =
3
h 100 mm

1.5.1 Bản mặt cầu và lớp phủ:
- Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:
- Bản mặt cầu dày 200 mm
- Lớp mui luyện dày trung bình 100 mm.
- Lớp phòng nước có bề dày 5 mm.
- Lớp bêtơng nhựa dày 70 mm
Tính tốn các thơng số sơ bộ :
- Dung trọng của bêtơng ximăng là 2.5 T/m
3
.
- Dung trọng của bêtơng nhựa là 2.4 T/m
3
.
- Dung trọng của lớp phòng nước là 1.8 T/m
3
.
- Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m


Vậy thể tích của bê tơng bản mặt cầu là:
3
105.792.75103.04 m
−=

Trọng lượng bê tơng bản mặt cầu:

103.042.59.812527 kN
××=

Vậy trọng lượng bản mặt cầu một nhịp dài 33 m là:

BMC
DC2527211.582739 kN
=+=

+ Tính tốn trọng lượng các lớp phủ mặt cầu.
Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là :

1111
DWhB0.072.4129.8119.8kN/m
=×γ×=×××=
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 23
Trọng lượng lớp phòng nước dày 0.5 cm trên 1m dài là :

2221
DWhB0.0051.8129.811.06kN/m
=×γ×=×××=

100
350
650

720
1370
250

800 200

VÁT
20x20
VÁT
20x20

CẤU TẠO LỀ BỘ HÀNH1000
300
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T GVHD: Th.S VÕ VĨNH BẢO
SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 24
10 x 200 = 2000 10 x 200 = 2000
150 150 150
650 250 100 250 100
1550
BỐ TRÍ THANH - CỘT LAN CAN
TỶ LỆ : 1-20
200


−
=γ×+=××+++
4
tlclk123lk
P'VP0.78510VVVP

V
1
: Thể tích tấm thép T
1
:

( )
=×+××=
3
1
1
V16012064010896000mm
2

V
2
: Thể tích tấm thép T
2
:
=×××=×××=
3
2
V2blh2150750102250000mm


4
s
Dd8878
2l20.785103.1412024.55N
44(
)
−
=γ×+=××+++=
=
5
stlclk
P'VP7.8510896000225000027000024.55292.71
N
0.293T

- Với diện tích phần bê tơng
2
b
A0.312m
= .
- Thể tích tường lan can + Lề bộ hành + bó vỉa
3
p
V0.312235.522.16 m
=××=
- Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm k
p

=×××+××=

1.5.3 Dầm ngang

Dầm ngang được bố trí tại 2 dầu dầm. Tổng số dầm chính trên 1 nhịp là 7 dầm do
đó tại một đầu dầm có 6 dầm ngang. Vậy có 12 dầm ngang trên 1 nhịp.
- Diện tích 1 dầm ngang theo phương ngang cầu là 0.825 m
2
.
- Thể tích tất cả dầm ngang :
3
dn
V0.8250.85128.42m
=××=

- Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là k
hb
= 2%
- Trọng lượng cốt thép trong 1 dầm ngang :
sdn
G0.028.427.851.32T
=××=

- Thể tích bê tơng dầm ngang :

- Đoạn dầm đặc: L
dac
= 1500 mm
- Mặt cắt ngang dầm tại gối:
950 100
1150
100700
800
830
100

Mặt cắt ngang dầm tại gối
- Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc: Mặt cắt ngang dầm tại đoạn khấc