

Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường

Ngành Kĩ thuật cầu

LỜI CẢM ƠN
Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trở
nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất
nước, trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vận
tải.
Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xây
dựng Cầu đường thuộc trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, trong những năm qua, với
sự dạy dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi và trau
dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp một phần
công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài Thiết kế cầu Việt Trì – Ba Vì, vượt
sông Hồng, nối Quốc lộ 32 với Quốc lộ 32C đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm
vụ thiết kế một công trình giao thông để sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi
những bỡ ngỡ trong công việc.
Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vận
dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn em không
tránh khỏi những thiếu sót. Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêm
cho em.
Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn, lời chúc sức khỏe tới Ban giám hiệu
nhà trường, Ban lãnh đạo Khoa Công Trình, cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ
môn Kỹ Thuật Cầu Đường, đặc biệt là thầy giáo trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp Thầy
Nguyễn Phan Anh, và Giáo viên đọc duyệt đồ án đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em
hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Hải Phòng, ngày 19 tháng 05 năm 2016

CHƯƠNG I:
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG
1.1. VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU
Cầu Việt Trì – Ba Vì có điểm đầu giao với Quốc lộ 32C, lý trình Km3+100 thuộc
địa phận phường Thọ Sơn, thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ; điểm cuối nối với Quốc
lộ 32, lý trình Km59+300 thuộc địa phận xã Phú Sơn, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.
Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư
tương đối đông.
1.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Báo cáo nghiên cứu khả thi xây dựng cầu Việt Trì – Ba Vì nghiên cứu những nội dung
chủ yếu sau đây :
+ Lựa chọn quy mô công trình và tiêu chuẩn kỹ thuật.
+ Chọn phương án kỹ thuật cầu và các giải pháp xây dựng.
+ Xác định tổng mức đầu tư.
+ Phân tích hiệu quả tài chính, kinh tế.
+ Nghiên cứu tác động môi trường ban đầu.
+ Kiến nghị phương thức đầu tư.

1.3. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :
1.3.1. Địa hình :
Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối bằng
phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ
chức xây dựng cầu.
1.3.2. Khí hậu :
Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Thời tiết phân chia rõ rệt theo
mùa, lượng mưa tập trung chủ yếu vào mùa hè. Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh hưởng
trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đối cao.
1.3.3. Thủy văn :
Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn định, mực
nước chênh lệch giữa hai mùa: mùa mưa và mùa khô là tương đối lớn, sau nhiều năm

loại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý
lớn ở các khu vực lân cận.
Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn
đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng. Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công
trình xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công
trình đặt ra.
Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như
sự cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giao
thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và công
nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu.
Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu
đường có kinh nghiệm trong thi công. Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng
cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ. Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ
thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao. Các đội thi công được
trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ. Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân

SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Trang 4


Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường



Ngành Kĩ thuật cầu

lực, máy móc thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc
thi công đảm bảo tiến độ đã đề ra.

Tiêu chuẩn thiết kế cầu 272 – 05.
2.3.2. Tải trọng thiết kế
+ Hoạt tải HL93.
+ Người đi bộ : PL = 3KN/m2.
2.3.3. Tĩnh Không và vị trí khổ thông thuyền
Mực nước thông thuyền ứng với mực nước cao có tần suất 4% : HP4%=-5,1m.
+ Tĩnh không : Với sông cấp II
-

Theo chiều cao : 9m (tính từ mực nước HP4%)

-

Theo chiều ngang : >= 60m.

+ Vị trí khổ thông thuyền : dự kiến vị trí khoang thông thuyền được bố trí tại khu vực
giữa sông nơi có mực nước sâu nhất.

SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Trang 6




Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường

Ngành Kĩ thuật cầu


-

η = η D .η R .ηt ≥ 0,95

-

η D = 1 cho các cấu kiện và liên kết có các biện pháp tăng thêm tính dẻo –

cốt thép trong bản xét tới chảy khi thiết kế. [1.3.3 22TCN 272 – 05]
-

η R = 1 dầm liên tục (mức dư đặc biệt). [1.3.4 22TCN 272 – 05]

-

ηt = 1, 05 cầu quan trọng. [1.3.5 22TCN 272 – 05]

→ η = 1.1.1, 05 = 1, 05

SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Trang 7


Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường



Ngành Kĩ thuật cầu

3.3.2. Nguyên tắc lựa chọn phương án kết cấu nhịp cầu dẫn
-

Rút ngắn thời gian thi công.

-

Khẩu độ nhịp đảm bảo giảm thiểu ảnh hưởng thoát nước của dòng chảy.

-

Giá thành công trình hạ.

3.4. CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
Trên cơ sở các nguyên tắc nêu trên, các phương án kết cấu được đưa ra để xem xét :
3.4.1. Phương án 1 : Cầu dầm liên tục
-

Sơ đồ cầu : 38 + 55 + 85 +55 +38 = 271m.

-

Nhịp chính : Cầu liên tục 3 nhịp 55 + 85 + 55 = 195m.

-

Nhịp dẫn : Cầu dầm BTCT DƯL, tiết diện I chiều dài nhịp 38m.

3.4.2. Phương án 2 : Cầu giàn thép
-


-

Làn xe cơ giới : 2x3,5 = 7m.

-

Vạch kẻ giữa các làn xe (20cm) không tính.

-

Làn người đi bộ : 2x1 = 2m.

-

Lan can : 2x0,5 = 1m.

-

Bề rộng cầu là 10m, độ dốc ngang cầu là 2%.

-

Khổ thông thuyền : B=9m, H=60m.

-

Trắc dọc cầu : toàn bộ chiều dài cầu nằm trên đường thẳng, độ dốc dọc cầu
là 0%.


4.3.1. Cấu tạo dầm chủ
SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Trang 9




Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường

Ngành Kĩ thuật cầu

4.3.1.1. Cấu tạo chung
Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, dạng thành xiên, bêtông dầm có cường độ
28 ngày f’c (mẫu hình trụ): 40 Mpa, cốt thép DƯL dùng loại tao có đường kính
15,2mm và 12,7mm.
Mặt cắt ngang cầu có cấu tạo như sau:
1/2 mặt cắt ngang tại gối trên trụ

1/2 mặt cắt ngang tại gối trên mố
500

600

600

500

3500

250

500

250

600

600

1000

500
1500

4000

1

250

5

250

5

1

250

1000

500
250

5

1370

250

250

500

2000

1370

250

1000

250

1000
1000

2000




Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường

Ngành Kĩ thuật cầu

4.3.1.2. Phương trình đường cong đáy dầm:
Đường cong đáy dầm thay đổi theo quy luật đường cong Parabol bậc 2 có phương
trình tổng quát y=ax 2 +bx+c ,các tham số a,b,c được xác định như sau :

Ho

Hg

Chọn hệ trụ tọa độ tại điểm trên đỉnh trụ chính :

C
A

B
Hình 3: Hệ tọa độ đường cong đáy dầm

- Gốc tọa độ tại điểm nằm ngang cách tim gối 1.5 m.
Đường cong đi qua 3 điểm A,B,C, dựa vào tọa độ của 3 điểm này ta sẽ xác định được
các tham số a,b,c của phương trình.
+ Điểm A trùng với gốc tọa độ, do đó tọa độ điểm A(0 ; 0) => c=0
+ Tọa độ điểm B(82 ; 0)
+ Tọa độ điểm C(41 ; 2). Từ tọa độ hai điểm B,C ta có hệ phương trình sau để xác


b = 0.0707
- Vậy phương trình đường cong thay đổi chiều dày bản đáy có dạng:
y2 = -0,001101x12 + 0.0805x1 + 0,8
4.3.1.4. Phân đoạn đúc kết cấu nhịp cầu chính
- Công tác chia đốt dầm tùy thuộc vào năng lực của xe đúc. Ta chia như sau:
+ Đốt K0 có chiều dài 12m.
+ Các đốt K1-K4 có chiều dài 3 m.
+ Đốt K5 có chiều dài 3,5m.
+ Các đốt K6-K10có chiều dài 4m.
+ Đốt hợp long nhịp nhịp biên, nhip giữa có chiều dài 2 m.
+ Đốt đúc trên đà giáo nhịp biên có chiều dài 10,5m.
- Sơ đồ phân đoạn đúc KCN :
4500

k1

1000

k0

10500

Dóc trªn ®µ gi¸o

k0

2000

4000


k6

k7

k8

k9

4000

4000

4000

4000

3500

3000

3000

3000

3000

k9

k8


+ Diện tích mặt cắt:
SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Trang 12


Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường



Ngành Kĩ thuật cầu

F = 1/2.∑ ( xi - xi+1)(yi +yi+1).
+ Tọa độ trọng tâm mặt cắt:
yc = 1/6.F.∑ (xi - xi+1)(yi2 + yi.yi+1+ yi+12).
+ Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục x :
Sx = 1/6.∑ (xi - xi+1)(yi3 + yi2.yi+1 + yi.yi+12 + yi+13).
+ Mômen quán tính đối với trục trung hòa:
Jth = Jx - yc2.F.
- Trên cơ sơ các phương trình đường cong đáy dầm và đường cong thay đổi chiều dày
bản đáy lập được ở trên ta xác định được các kích thước cơ bản của từng mặt cắt dầm.
- Bảng tính cao độ đáy dầm, chiều dày bản đáy, chiều cao dầm:
Trong đó:
+ x: Khoảng cách từ gốc tọa độ đến mặt cắt đang xét.
+ y1: Khoảng cách từ đáy dầm đến trục x.
+ y2: Khoảng cách từ đáy dầm (mép trong) đến trục x.
+ y3: Khoảng cách từ đỉnh dầm đến trục x.
+ hdam: Chiều cao mặt cắt đang xét, hdam = y3 - y1.
+t: Chiều dày bản đáy, t = y2 - y1.

10.5
13.5
16.5
20.5
24

(m)
0.00
0.42
0.67
0.89
1.10
1.29
1.50
1.66

(m)
0.8
1.10
1.28
1.45
1.60
1.73
1.89
2.00

(m)
4
4
4


Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường
K7
K8
K9
K10
KHL

28
32
36
40
41

1.80
1.91
1.97
2.00
2.00


2.10
2.18
2.23
2.25
2.25

Ngành Kĩ thuật cầu
4

- Đối với dầm liên tục, li = 0.8l đối với nhịp cuối; li = 0.6l đối với nhịp giữa.
- Đối với mặt cắt trên trụ, ta có li = 0,8.55000 = 44000mm.
+ b: Chiều rộng thực của bản cánh tính từ bản bụng dầm ra mỗi phía, nghĩa là b 1,
b2, b3 trong hình vẽ (mm):

SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Trang 14


Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường



Ngành Kĩ thuật cầu

Hình 5. Mặt cắt ngang dầm chủ

- Với mặt cắt đỉnh trụ ta có:
b1 = 2370 mm

b2 = 2171 mm

b3 = 1921 mm

=> Max ( b1 , b2 , b3 ) = 2370mm < 3.do = 3.4000=12000mm.
Max ( b1 , b2 , b3 ) = 2370mm < 0.1li = 4400mm

=> Bề rộng bản cánh hữu hiệu be = 10000 mm

Dw

ts

bs

tb

tw

bb

Hình 6 . Mặt cắt chữ T quy đổi
- Quy đổi mặt cắt sát đỉnh trụ:
+ Bề rộng bản cánh trên:

bs= 10000

mm.

+ Chiều cao bản cánh trên:

ts= 330

mm.

+ Bề rộng sườn dầm:

tw = 1000


mm.

+ Bề rộng sườn dầm:

tw = 1000

mm.

+ Chiều cao sườn:

Dw = 1370

mm.

+ Bề rộng bầu dầm:

bb = 3483

mm.

+ Chiều cao sườn dầm:

tb = 300

- Quy đổi mặt cắt giữa nhịp:

mm

4.3.2. Cấu tạo dầm ngang
SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH


4.3.3. Cấu tạo lớp phủ mặt cầu
-

Lớp phủ mặt cầu cấu tạo dày 124mm gồm 3 lớp :
+ Lớp BTN hạt mịn dày 7 cm
+ Lớp BTN hạt trung dày 5 cm
+ Lớp phòng nước Recon 7 dày 4 mm

4.4. MỐ CẦU
4.4.1. Cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn
10000
500

1000

1000

3500

2000

3500

2000

2000

1000



V¸t 20x20
Chamfer 20x20

Hình 8. Cấu tạo mặt cắt ngang dầm cầu dẫn

Bảng 2. Kích thước thiết kế KCN cầu dẫn
Chiều cao mặt cắt
Bề rộng bản cánh dưới
Chiều dày bản cánh dưới
Chiều cao vút bản cánh dưới
Bề rộng vút bản cánh dưới
Bề rộng bản cánh trên
Chiều dày bản cánh trên
Chiều cao vút bản cánh trên
Bề rộng vút bản cánh trên
Chiều dày sườn dầm
Chiều cao sườn dầm
Chiều dài đoạn dầm đặc phía đầu dầm:
Chiều dài đoạn vuốt sườn dầm:

Hb
bb
tb
thb
bhb
bt
tt
tht
bht

mm
mm

Bảng 3. Số liệu thiết kế phần trên
Các số liệu thiết kế
Số lượng dầm chủ
Chiều dài nhịp
SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Kí hiệu
nd
Ln

Giá trị
5
38

Đơn vị
dầm
m
Trang 18




Thuyt minh ỏn tt Nghip
ng
Chiu di nhp tớnh toỏn
Khong cỏch dm ch
Khong cỏch phn hng

Bvk

37.4
2000
1000
10000
500
600
200
124
20
1200
250
1799
1500
1000
80
1850

m
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
Dm
mm
mm


Vạch sơn

in%

htd

htd

Bqd/2

a1

a2

Hmo

adc
Bxm

ttc

htt

ttt

650

adc
Hmo

htc3

Bxe/2

ttd

Bmo

a6

a6

Lm

a5

a4

a3

hm

hm

bclc
Bm

a8

a7

+ Chiều dày tường đỉnh
+ Chiều rộng tường đỉnh
- Tường thân
+ Chiều cao tường thân
+ Chiều dày tường thân
+ Chiều rộng tường thân
+ Khoảng cách từ mép tường thân đến mép bệ
+ Khoảng cách từ chân tường cánh đến mép bệ
- Tường cánh
+ Phần tường cánh ngậm vào nền đường
+ Chiều dày kết cấu áo đường
+ Chiều dài tường cánh
+ Chiều dày tường cánh
+ Chiều rộng chân tường cánh.
+ Chiều rộng vát tường cánh
+ Chiều cao đuôi tường cánh
+ Chiều cao vát tường cánh
+ Chiều cao chân tường cánh
- Kích thước cấu tạo bản quá độ
+ Chiều dài bản quá độ
+ Chiều dày bản quá độ
+ Chiều rộng bản quá độ
- Kích thước gờ kê bản quá độ
+ Chiều dài gờ kê bản quá độ
+ Chiều rộng gờ kê bản quá độ
+ Chiều cao gờ kê bản quá độ
+ Chiều cao gờ kê bản quá độ

Kí hiệu giá trị đơn vị
Hmo

a1
a2

4270
1700
10000
500
500

mm
mm
mm
mm
mm

S
tmd

1000
300

mm
mm

Ltc

7330

mm


mm
mm

Lgk
bgk
hgk1
hgk2

8000
300
300
600

mm
mm
mm
mm

- Tại mố dùng 6 cọc khoan nhồi D1,5m dài 40m cắm sâu vào lớp cát hạt vừa.
SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Trang 20




Thuyết minh Đồ án tốt Nghiệp
đường

500


11000

Hình 10. Kích thước mố M1
4.5. TRỤ CẦU
Kích thước cấu tạo của Trụ T1.
Cấu tạo trụ BTC
Bảng 5. Số liệu thiết kế trụ T1
Hạng mục
- Chiều cao trụ
- Chiều rộng toàn cầu.
Kích thước xà mũ trụ
+ Chiều cao xà mũ trụ
+ Chiều dài xà mũ trụ
+ Chiều rộng xà mũ trụ
- Kích thước bệ móng
+ Chiều cao bệ móng.
+ Chiều dài bệ móng.
+ Chiều rộng bệ móng
- Kích thước thân trụ.
+ Chiều cao thân trụ.
+ Chiều dày thân trụ.
+ Bán kính bo tròn thân trụ.
+ Chiều rộng thân trụ.
+ Khoảng cách từ mép bệ đến mép thân trụ (dọc
cầu)
+ Khoảng cách từ mép bệ đến mép thân trụ
SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Kí hiệu


mm
mm
mm

htt
ttt
R
Btt

10000
2000
1000
8000

mm
mm
mm
mm

a5
a1

2500
4000

mm
mm

Trang 21

- Tại trụ dùng 8 cọc khoan nhồi D1,5m dài 40m cắm sâu vào lớp cát hạt vừa.

Kích thước cấu tạo của Trụ T2.
Cấu tạo trụ BTCT
Bxm
ag
hv

Lxm

a1

Bm

ttt

Lm

a5

Hình 13. Cấu tạo chung trụ cầu T2

SVTH: Tạ Kim Huy - Lớp KCĐ52 - ĐH

Trang 22

Htr

htt
a5

+ Chiều dài đá kê gối
- Kích thước bệ móng
+ Chiều cao bệ móng.
+ Chiều dài bệ móng.
+ Chiều rộng bệ móng
- Kích thước thân trụ.
+ Chiều cao thân trụ.
+ Chiều dày thân trụ.
+ Bán kính bo tròn thân trụ.
+ Chiều rộng thân trụ.
+ Chiều cao vát thân trụ.
+ Khoảng cách từ mép bệ đến mép thân trụ (dọc

Kí hiệu
Htr
Bcau

Giá trị
12000
10000

Đơn vị
mm
mm

hdk
bdk
Ldk

300


mm
mm
mm
mm
mm

a5

4250

mm

a1

4000

mm

cầu)
+ Khoảng cách từ mép bệ đến mép thân trụ
(ngang cầu)

1500

5000

1500

3000


Đốt
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
K10
KHL

Mặt
cắt

Y1(m)

Y2(m)

A(m²)

K0
K0’
K0’
K1
K1
K2

1.50
1.50
1.66
1.66
1.80
1.80
1.91
1.91
1.97
1.97
2.00
2.00
2.00

0.8
1.10
1.10
1.28
1.28
1.45
1.45
1.60
1.60
1.73
1.73
1.89
1.89
2.00
2.00
2.10

5.778
5.715
5.715
5.715

CD
Thể tích
KL
tính
đốt(m³) đốt(KN)
toán(m)
4.5

58.565

1464.125

3

24.647

616.175

3

23.556

588.900

3


23.864

596.600

4

23.394

584.850

4

22.986

574.650

2

11.430

285.750

307.680

7690.200

Tổng
→ Khối lượng dầm toàn cầu là :
Mliên tục = 7690,2 x 4 -285,75+11,5x5,715x25

3

Vtường đỉnh

3

34.29
34.29

Vmúng mố

3

3

(m )

(m )

(m )

72.59
72.59

9.5
9.5

154
154
Tổng cộng


(m )
131.4
193.286

Vmúng trụ
3

(m )
224
552
Tổng cộng

VTrụ(m3)
392.9
745.286
1138.186

- Tổng khối lượng công tác bê tông trụ: Mtrụ = 2x1138.186 x 2.5=5690.93 T

4.6.4. Khối lượng lan can và lớp phủ mặt cầu .
a. Lan can:
+ Chiều cao chân lan can bê tông hlc = 0,60 m
+ Bề rộng chân lan can bê tông blc = 0,50 m
+ chiều dài lan can Llc = 271m
→ VLan can = 2xALan can xLlan can = 2x0.5x0.6x271 = 162.6 m3.
→ MLan can = 162.6 x2.5=406.5 T

b. Lớp phủ mặt cầu :
+ BTN hạt mịn dày 7cm