THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học giao thông vận tải hà Nội
Khoa công trình
bộ môn cầu hầm
**********
Đồ án tốt nghiệp
thiết kế cầu dầm liên tục
đúc hẫng cân bằng
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Văn Vĩnh
Giáo viên đọc duyệt: PGS.TS Nguyễn Minh Nghĩa
Sinh viên thực hiện: Ngô Thanh Phúc
Lớp: Cầu - Đờng bộ B K43
Trờng: ĐH Giao trhông vận tải
Hà nội : tháng 5 2007
Lời nói đầu
****************
Bớc vào thới kỳ đổi mới đất nớc ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất hạ
tầng kỹ thuật. Giao thông vận tải là một ngành đợc quan tâm đầu t xây dựng nhiều vì
đây là huyết mạch của nền kinh tế đất nớc, là nền tảng tạo điều kiện cho các ngành
khác phát triển. Thực tế cho thấy hiện nay lĩnh vực này rất cần những kỹ s có trình độ
chuyên môn vững chắc để nắm bắt và cập nhật đợc những công nghệ tiên tiến hiện đại
của thế giới và xây dựng nên những công trình giao thông mới, hiện đại, có chất lợng và
tính thẩm mỹ cao góp phần vào công cuộc xây dựng đất nớc trong thời đại mới mở cửa.
Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43
1
THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
Sau thời gian học tập tại trờng ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự
chỉ bảo dạy dỗ tận tình của những tầy cô trong trờng ĐHGTVT nói chung và các thầy cô
trong Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình nói riêng, em đã tích lũy đợc nhiều kiến thức
bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ s trong tơng lai.
Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Ng« thanh phóc CÇu ®êng bé b k43
3
THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
NHận xét của giáo viên đọc duyệt
- Chiều dài : B= 80m
4. Khổ cầu thiết kế
Mặt cắt ngang cầu đợc thiết kế cho 2 làn xe chạy với vận tốc V=60Km/h
Khổ cầu : 8+ 2 x 1,5+2 x0,5=12 (m)
5. Đặc điểm địa chất, thuỷ văn
Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:
- MNCN : +2.98 m
- MNTT : 0.00 m
- MNTN : -0.9 m
Đặc điểm địa chất:
- Lớp 1 : Lớp bùn.
- Lớp 2 : Lớp cát hạt nhỏ.
- Lớp 3 : Lớp sét pha.
- Lớp 4 : Sỏi sạn.
- Lớp 5 : Đá gốc.
Từ -29m trở xuống là tầng đá gốc.
Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43
5
THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
Mục lục
Trang
Giới thiệu chung 5
Phần 1 Thiết kế sơ bộ
Chơng 1: Phơng án sơ bộ 1
Cầu BTCT DƯL đúc hẫng cân bằng
1.1. Khái quát 10
1.2. Tổng quan công nghệ đúc hẵng 10
1.3. Bố trí chung 11
1.4. Tính toán thiết kế sơ bộ kcn 14
1.5. Tính toán mố cầu 38

6
THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
6.1. Lựa chọn kích thớc 125
6.2. Tính toán nội lực theo các giai đoạn 130
6.3. Tính toán và bố trí cốt thép 197
6.4. Kiểm toán kết cấu nhịp 210
Chơng 7: tính toán bản mặt cầu
7.1. Cấu tạo bản mặt cầu 252
7.2. Nguyên tắc tính toán 254
7.3. Tính toán mô men trong bản mặt cầu 254
7.4. Bố trí cốt thép cho bản mặt cấu 262
7.5. Kiểm tra tiết diện 269
Chơng 8: Thiết kế mố cầu
8.1. Cấu tạo chung 278
8.2. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu mố 281
8.3. Yêu cầu tính toán 280
8.4. Phân tích kết cấu 284
8.5. Tổ hợp tải trọng tại các mặt cắt 291
8.6. Chọn và tính duyệt mặt cắt 294
8.7. Tính toán móng 302
Chơng 9: thiết kế trụ
9.1. Các kích thớc cơ bản của trụ 315
9.2. Các tải trọng tác dụng lên trụ 317
9.3. Tổ hợp tải trọng 324
9.4. Kiểm toán các tiết diện với các tổ hợp tải trọng 343
9.5. Tính toán móng 352
Chơng 10: thiết kế thi công
10.1. Trình tự thi công chỉ đạo 365
10.2. Tính toán thi công 374
10.3. Công nghệ thi công chi tiết 386

hẫng cho tới khi nối liền thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh. Có thể thi công hẫng từ trụ đối
xứng ra 2 phía (gọi là đúc hẫng cân bằng) hoặc thi công hẫng dần từ bờ ra. Ưu điểm nổi
bật của loại cầu này là việc đúc hẫng từng đốt dầm trên đà giáo giảm đợc chi phí đà
giáo. Mặt khác đối với các dầm có chiều cao mặt cắt thay đổi thì chỉ việc điều chỉnh cao
độ ván khuôn. Phơng pháp thi công hẫng không phụ thuộc vào điều kiện sông nớc và
và không gian dới cầu Loại cầu này thờng sử dụng cho các loại nhịp từ 80 - 130 m và
lớn hơn nữa.
ở nớc ta, nhiều cầu BTCT DƯL thi công hẫng đã xây dựng nh cầu Phù Đổng, cầu
Non Nớc, cầu Hoà Bình, cầu Tân Đệ, cầu Yên Lệnh
Từ các phân tích trên, ta lựa chọn phơng án cầu liên tục BTCT dự ứng lực thi công
theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.
1.3. Bố trí chung
Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43
9
THIÕT KÕ s¬ bé ®å ¸n tèt nghiÖp
Bè trÝ chung cÇu
Ng« thanh phóc CÇu ®êng bé b k43
10
Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt tnghiệp
1.3.1 KCN cầu chính
Dầm hộp liên tục 3 nhịp có chiều cao thay đổi, bằng bêtông Grade 4500. CTDƯL
loại tao cáp 7 sợi xoắn có đờng kính danh định 15,2 mm.
- Chiều cao dầm trên đỉnh trụ h= 5,5 m.
- Chiều cao dầm tại giữa nhịp h= 2,5 m.
Kích thớc sơ bộ mặt cắt ngang đặc trng
1.3.2 Nhịp cầu dẫn
6 nhịp dẫn là dầm giản đơn Super T khẩu độ 40m
- Chiều cao 1.75 m
- Cốt thép DƯL kéo trớc là loại tao 7 sợi xoắn, đờng kính tao là 15.2mm.
1.3.3 Cấu tạo trụ cầu

ngô thanh phúc cầu đờng bộ b k43
12
Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt tnghiệp
Đờng cong đáy dầm
Khi chọn đờng cong đáy dầm ta bỏ qua khối trên đỉnh trụ vì đáy hộp nằm ngang.
Vậy parabol sẽ cắt trục hoành tại hai điểm A(-48.5,0) và B(48.5,0) và đi qua điểm c(0,
3.208)
Phơng trình Parabol bậc 2 có dạng: y
1
= ax
2
+ bx + c
Ta có hệ sau:





=
=++
=+
208.3
05.4825.2352
05.4825.2352
c
cba
cba
Giải hệ phơng trình trên ta tìm đợc các hệ số :
a = - 0.0013638
b = 0

cba
cba
Giải hệ phơng trình trên ta tìm đợc các hệ số :
a = - 0.00115124
b = 0
c = 3.508
Đờng cong Parabol biểu diễn đáy dầm nh sau:
y
2
= - 0.00115124x
2
+ 3.508
1.4.2.3. Phơng trình đờng cong mặt cầu
ngô thanh phúc cầu đờng bộ b k43
13
Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt tnghiệp
Phơng trình đờng cong mặt cầu có dạng
222
Ryx =+
. Ta chọn cầu nằm trên bán
kính cong 6000m, nên phơng trình sẽ là:
222
6000=+ yx
. Rời về trục tọa độ có tọa độ
I(0,5994.292)
Phơng trình sẽ là:
292.59946000
22
3
= xy

+) Y2 : cao độ đờng cong thay đổi chiều dày bản đáy dầm
+) Y3 : cao độ mặt dầm chủ (đảm bảo độ dốc thiết kế là 4%)
+) td : Chiều dày bản đáy
+) b : Chiều rộng đáy hộp
ngô thanh phúc cầu đờng bộ b k43
15
Bé m«n cÇu hÇm §å ¸n tèt tnghiÖp
Tªn
MC
x h bc hc hs bs hd bd F S Yo Jdc
(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m
2
) (m
3
) (m) (m
4
)
0 -48.5 5.512 12 0.3842 4.289 1.1237 0.8391 5.900 14.38 40.984 2.850 65.197
1 -43 4.868 12 0.3842 3.756 1.1383 0.727 6.089 13.313 34.305 2.577 47.276
2 -40.5 4.600 12 0.3842 3.535 1.1458 0.6808 6.168 12.86 31.671 2.463 40.802
3 -38 4.349 12 0.3842 3.327 1.1537 0.6375 6.242 12.428 29.267 2.355 35.211
4 -35.5 4.114 12 0.3842 3.132 1.1622 0.597 6.311 12.018 27.080 2.253 30.403
5 -33 3.894 12 0.3842 2.951 1.1711 0.5594 6.375 11.632 25.098 2.158 26.287
6 -29 3.577 12 0.3842 2.688 1.1862 0.5051 6.468 11.065 22.324 2.018 20.931
7 -25 3.300 12 0.3842 2.458 1.202 0.4579 6.549 10.564 20.001 1.893 16.835
8 -21 3.065 12 0.3842 2.263 1.2181 0.4178 6.619 10.132 18.091 1.786 13.749
9 -17 2.870 12 0.3842 2.101 1.2337 0.3848 6.676 9.7711 16.561 1.695 11.471
10 -13 2.716 12 0.3842 1.974 1.2478 0.3587 6.721 9.4838 15.384 1.622 9.841
11 -9 2.604 12 0.3842 1.880 1.2594 0.3396 6.754 9.2718 14.538 1.568 8.738
12 -5 2.532 12 0.3842 1.820 1.2675 0.3275 6.775 9.1363 14.007 1.533 8.077

(m
2
)
DC
tc
(KN/m)
Hệ số vợt
tải
DC
tt
(KN/m)
0 14.38
1 K0 14 13.31 342.05 1.25 427.56
2 K1 2 12.86 320.62 1.25 400.78
3 K2 2 12.43 309.78 1.25 387.22
4 K3 2 12.02 299.47 1.25 374.34
5 K4 2 11.63 289.72 1.25 362.15
6 K5 4 11.07 278.04 1.25 347.56
7 K6 4 10.56 264.96 1.25 331.2
8 K7 4 10.13 253.53 1.25 316.91
9 K8 4 9.77 243.81 1.25 304.76
10 K9 4 9.48 235.87 1.25 294.84
11 K10 4 9.27 229.76 1.25 287.2
12 K11 4 9.14 225.5 1.25 281.87
13 K12 4 9.08 223.13 1.25 278.91
14 HL 2 9.08 222.41 1.25 278.02
b.Tĩnh tải giai đoạn 2:
- Trọng lợng lan can tay vịn
ngô thanh phúc cầu đờng bộ b k43
17

= 2.269 KN/m
2
Tĩnh tải rải đều của lớp phủ mặt cầu là:

LP
TC
DW
= 2.269 ì11 = 24.96 KN/m
Tĩnh tải giai đoạn 2:
DW
TC
= 5,68ì2 +24.96 = 36,32KN/m
ngô thanh phúc cầu đờng bộ b k43
18
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
DW
TT
= 36,32ì1,5 = 54,48KN/m
c.Tải trọng thi công:
(Lấy theo điều 5.14.2.3.2)
Tải trọng thi công đợc lấy là tải trọng rải đều CLL= 0.24ì12 = 5,88 (KN/m).
Tải trọng xe đúc lấy chọn loại xe đúc có trọng lợng : CE = 800 (KN) đặt cách mép
khối K 2m.
d.Hệ số tải trọng
- Hệ số điều chỉnh tải trọng
i
=1
- Hệ số tải trọng
i
:Tuỳ thộc vào tổ hợp tải trọng ta sẽ có các hệ số

+1.75M
LL+IM
+1.75

M
LP
)
+ Tổ hợp Lực cắt theo trạng thái giới hạn cờng độ I(Điều 3.4.1.1)
V
U
= (
P
V
DC1
+
P
V
DC2
+
P
V
DW
+1.75V
LL+IM
+1.75

V
LP
)
Trong đó :

DC1
+

M
DC2
+

M
DW
+M
LL+IM
+

M
DN

V
U
=

V
DC1
+ V
DC2
+

V
DW
+V
LL+IM

Sơ đồ giai đoạn thi công hẫng
Nội dung tính toán trong giai đoạn này là xác định nội lực trọng lợng cốt thép dự
ứng lực cần thiết cho mỗi đợt thi công. Số lợng cốt thép và lực căng trớc phải đảm bảo
an toàn cho kết cấu trong suốt quá trình thi công.
Các tải trọng gồm có :
+ Tải trọng phần I: Trọng lợng bản thân của từng đốt (
P
= 1.25)
+ Tải trọng xe đúc: Xe đúc nặng 800 KN đặt cách đầu mút 2m(
ce
= 1.25)
+ Tải trọng thi công : 2.88 KN/m rải đều trên một bên cánh hẵng, Điều
5.14.2.3.2. (
cll
= 1.25)
Nội lực tại các mặt cắt đỉnh trụ đợc tính thông qua chơng trình MIDAS
Trong sơ đồ này đợc dùng để bố trí cốt thép DƯL và kiểm tra sức chịu tải của các
mặt cắt trong qúa trình thi công hẫng
Vì sơ đồ có kết cấu tĩnh định nên ta tính bảng kết quả sau:
Phần
tử
Tải
trọng
Đót
Sz
(kN)
My (kN.m)
63 TH 14 -17753.56 -423029.1
Đây cũng là nội lực tại các mặt cắt tại đỉnh trụ T4, T5 trong quá trình thi công hẫng
b. Giai đoạn đang tiến hành thi công nhịp giữa

HL-93 và ngời đi bộ, nội lực xác định theo đờng ảnh hởng.
Tải trọng :
+ Tĩnh tải giai đoạn II
Tiêu chuẩn :
Lớp phủ DW = 24.96KN/m
Lan can LC = 11,36 KN/m
ngô thanh phúc cầu đờng bộ b k43
22
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
+ Hoạt tải : HL93 + PL (Tải trọng ngời)
HL93K-Tandem (Xe hai trục thiết kế+Tải trọng làn)+ PL
HL93M-Truck (Xe ba trục + Tải trọng làn) + PL
Tải trọng ngời PL= 2 x 3 x1.5 = 9 KN/m
Sơ đồ tính toán nh sau:
- Sơ đồ dỡ tải trọng thi công
Nội lực đợc xác định bằng MIDAS, kết quả nh sau:
Phần
tử
Tải
trọng
Đót
Sz
(kN)
My
(kN.m)
31 THTTTC 16 180 3519.74
- Chịu tĩnh tải phần 2
Phần
tử
Tải trọng Đót

Giai đoạn 1: đúc hẫng cân bằng đợc tách riêng để so sánh giá trị mômen âm lớn
nhất do sơ đồ tính toán khác với các giai đoạn khác
Ta tổng hợp nội lực giữa hai giai đoạn 2 và 3 để có đợc mômen âm lớn nhất
Sau đó ta so sánh với sơ đồ 1 để có đợc mômen âm lớn nhất rồi từ đó tính ra số bó
cốt thép DƯL cần thiết.
Khi tổ hợp thì trong các bảng trên hoạt tải cha xét hệ số tải trọng nên khi tổ hợp ta
sẽ cho thêm vào.
a. Tổ hợp nội lực giai đoạn khai thác
Phần
tử
Tải trọng Đót
Sz
(kN)
My (kN.m)
31 THGĐKT 16 -427.8475 -123894.5
b. Tổng hợp nội lực sơ đồ 2 và 3
ngô thanh phúc cầu đờng bộ b k43
24
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
Do cầu có tính chất kết cấu đối xứng nên ta chỉ cần tính cho một nửa cầu
Phần
tử
Tải trọng Đót
Sz
(kN)
My (kN.m)
31
tổng
16 -18528.93 -568299.93
Vậy ứng lực tính toán tại mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công là:

1
= 0.764.
Cờng độ chịu kéo khi uốn, (5.4.2.6)
MPa984.3f63,0f
cr
==
b. Thép cờng độ cao:
Sơ bộ chọn một bó thép bao gồm 19 sợi xoắn đờng kính danh định 15.2mm do
hãng VSL(Thuỵ Sỹ) sản xuất với các thông số kỹ thuật của sợi theo tiêu chuẩn A.S.T.M
nh sau:
Mặt cắt danh định: 140mm
2
Đờng kính danh định: 15.2 mm
Cấp của thép : 270 (chùng dão thấp)
Cờng độ chịu kéo: 1860Mpa
Cờng độ chảy : 1674Mpa
Mô đuyn đàn hồi quy ớc: 197000Mpa
Thép có độ chùng dão thấp của hãng VSL: ASTM A416 Grade 270.
Hệ số ma sát: à = 0.2
ngô thanh phúc cầu đờng bộ b k43
25