Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Chơng IV: thiết kế sơ bộ phơng án 2 (Cầu chính dây văng 3 nhịp
với sơ đồ nhịp: ( 87 + 182 + 87 )
I.
Giới thiệu phơng án thiết kế
-

Sơ đồ cầu : 87 + 182 + 87 m

-

Khổ cầu : K=11m

- Quy phạm thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272 05, hoạt tải thiết kế:
HL93
-

Khổ thông thuyền: B = 50m , H = 7.0 m.

- Trắc dọc cầu: Cầu nằm trên đờng thẳng có độ dốc dọc id = 4 %. Độ dốc dọc lớn nhất
imax= 4 %.
Phơng án kết cấu:
- Kết cấu phần trên: cầu chính cầu dây văng 3 nhịp (87 + 182 + 87). Chiều cao dầm
không đổi h = 1.8 m, tiết diện hở 2 sờn BTCT. Đợc đỡ bởi 56 cặp dây văng bố trí hình rẽ
quạt trên 2 tháp. Tháp cầu dạng tháp cứng BTCT hình chữ H, tiết diện tháp dạng hộp chữ
nhật.
-

Kết cấu phần dới:
+ Mố: Hai mố đối xứng, loại mố nặng chữ U, BTCT tờng thẳng, đặt trên móng cọc
khoan nhồi đờng kính D = 2m.
+ Tháp cầu dạng tháp cứng BTCT hình chữ H, tiết diện tháp dạng hộp chữ nhật. Tháp
đợc đặt trên hệ móng cọc khoan nhồi đờng kính D = 2 m.
+ Móng tháp, mố: Móng cọc khoan nhồi, sử dụng đờng kính D = 2 m.
-

Kết cấu khác:
+ Khe co giãn bằng cao su.
+ Gối cầu bằng cao su.
+ Lan can cầu bằng bê tông và thép ống
+ Lớp phủ mặt cầu:
Bêtông nhựa hạt mịn 7.5cm
Lớp phòng nớc 0.4cm.

II.
Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp:
II.1. Theo yêu cầu về độ võng của nút dây treo là nhỏ nhỏ nhất:
yi =

S i ì Li
2 ì S i ì li
=
E ì Ai ì sin i ì cos i E ì Ai ì sin 2 i

Trong đó:
Si , Li :Là lực dọc và hình chiếu của dây văng thứ i lên phơng dọc cầu.
E, Ai :Độ cứng chịu kéo của dây văng thứ i .

i : Góc nghiêng của dây văng thứ i.
Ta thấy yi nhỏ nhất khi sin2 i = 1 2 i = 90o i = 45o
II.2. Theo yêu cầu về chuyển vị của đỉnh tháp cầu là nhỏ nhất:
SVTH: Hoàng Năng Tú

42

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

=

Nghiên cứu khả

2 ì So ì h
E ì A o sin 0

Trong đó :
So : Lực dọc trong dây neo.
H : Chiều cao tháp cầu.
E.Ao : Độ cứng chịu kéo của dây neo.
0 : Góc nghiêng của dây neo so với phơng ngang.
Ta thấy: nhỏ nhất khi sin2 0 = 1 2 0 = 90o 0 = 45o
Nh vậy khi góc nghiêng đạt giá trị 45 o thì độ cứng của cầu đạt giá trị lớn nhất, lúc đó
chiều cao của tháp cầu bằng chiều dài nhịp biên. Tuy nhiên góc nghiêng của dây neo lớn
thì tháp cầu sẽ rất cao, làm tăng kích thớc và khối lợng vật liệu.Khi đó tháp cầu làm việc
bất lợi do chịu uốn dọc. Làm tăng lực nhổ, đặc biệt công nghệ thi công gặp nhiều khó

khăn.Thực tế cho thấy góc nghiêng hợp lí về chịu lực và kinh tế của dây văng nghiêng
nhất là 22o 25o . Từ đó xác định đợc chiều cao hợp lý của tháp cầu.
Góc nghiêng của các dây văng còn lại đợc lựa chọn trên cơ sở đảm bảo độ cứng tốt
nhất của hệ và tránh mô men uốn lớn trong tháp. Do đó kiến nghị dùng sơ đồ dây hình rẽ
quạt là hợp lý nhất, nó khắc phục đợc nhợc điểm của sơ đồ dây đồng quy và song song.
Căn cứ vào yêu cầu thiết kế, tình hình địa chất, thuỷ văn, yêu cầu mỹ quan, kiến trúc,
địa hình của vị trí dựng cầu, ta đa ra sơ đồ của cầu dây văng nh trong bản vẽ
Theo sơ đồ trên ta thấy cầu dây văng có một hình dáng kiến trúc đẹp, hài hoà và thích
hợp với công nghệ thi công hiện nay (Dùng xe đúc để đúc hẫng từ 2 tháp ra 2 bên mà
không cần giàn giáo hay hệ phao, phà trên sông). Với công nghệ thi công này thì hầu nh
không ảnh hởng tới chế độ thuỷ văn của sông.
II.3. Số lợng dây và chiều dài khoang
II.3.1 Chiều dài khoang:
Hiện nay cầu dây văng thờng đợc thi công theo công nghệ đúc hẫng hay lắp hẫng.
Trong công nghệ thi công hẫng thì khoang dầm càng nhỏ vừa thích hợp với chiều dài đốt
đổ bê tông, vừa làm cho cấu tạo neo đơn giản do lực tác dụng lên dây nhỏ. Khoang dầm
nhỏ làm giảm mô men uốn cục bộ trong phạm vi khoang, nâng cao độ an toàn cho công
trình khi sửa chữa thay thế dây hoặc neo. Do đó kiến nghị dùng hệ dây nhiều khoang nhỏ.
Với dầm cứng bằng BTCT thì ta quyết định chọn nh sau:
-

Nhịp giữa gồm 29 khoang trong đó:
+ 2 khoang áp trụ tháp mỗi khoang dài 9 m.
+ 1 khoang đốt hợp long 8 m.
+ 26 khoang còn lại đều nhau mỗi khoang 6 m.

-

Nhịp biên gồm 14 khoang trong đó:
+ 1 khoang áp trụ tháp dài 9 m.

+ 13 khoang giữa mỗi khoang dài 6 m.

II.3.2 Số lợng dây và tiết diện dây:
SVTH: Hoàng Năng Tú

43

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Theo số lợng khoang và chiều dài khoang đã chọn thì số lợng dây nhịp biên là 14 dây
và nhịp giữa là 28 dây trên một mặt phẳng dây.
Hiện nay các bó cáp cờng độ cao trong cầu dây văng thờng đợc tổ hợp từ các tao cáp
đơn vì các tao cáp đơn dễ vận chuyển, lắp đặt và thích hợp với các hệ thống neo hiện nay.
Do đó sử dụng các tao cáp đơn loại 15.2mm gồm 7 sợi thép 7.
Thiết kế mặt cắt ngang dầm chính
Chọn mặt cắt ngang dầm cứng là loại dầm đơn năng bằng BTCT gồm 2 dầm chủ tiết
diện hình thang. Liên kết với nhau bằng dầm ngang và bản mặt cầu.
+ Chiều cao dầm chủ: Với hệ 3 nhịp 2 mặt phẳng dây:
h
1
1
=
ữ
l 300 100


Với L = 182 m chọn h = 1.8 m, tơng ứng

h
1
=
l 101.1

+ Chiều cao bản mặt cầu hb = 30 cm.
+ Chiều cao dầm ngang: hdn = 1.5m, dầy 30cm, bố trí cách nhau 3 m.
Cấu tạo mặt cắt ngang cầu dây văng

Tháp cầu
Từ góc nghiêng của dây văng thoải nhất min = 23.42o , ta xác định đợc chiều cao của
tháp htháp = 40 m ( Chiều cao từ mặt cầu đến vị trí neo dây cao nhất ).
Sử dụng tháp có dạng hình thang (Chữ H), ta có sơ đồ tính áp lực tại chân tháp:
P

g+ w

o
l1

l2/2

v
Diện tích tối thiểu của tháp có thể xác định theo công thức:
At =

( g + w ) ì l1 +


l2
l
ì l1 + 2 ữ+ ( P ) ì 2 ì l1 ( g + p ) ì ( 2l1 + l 2 ) 2 + 4(P ) ì l1
ữ
=
2
2

4 Rt ì sin ì l1
0.5 ì f ' c ì sin ì 2l1

Trong đó :
SVTH: Hoàng Năng Tú

44

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

At : Diện tích cột tháp (tháp 2 cột).
g , w : Tĩnh tải và tải trọng làn tác dụng đều trên một giàn dây.
l1 , l2 : Chiều dài nhịp biên và chiều dài nhịp chính l1 = 87m, l2 = 182m.
fc : Cờng độ vật liệu làm tháp ở 28 ngày.Bê tông fc=55 MPa.
:Góc nghiêng của chân tháp so với phơng ngang, = 84.45o

: Hệ số phân phối ngang của hoạt tải thiết kế đối với ĐAH gối là gối kê dầm
chủ ( vì khi tính tháp nguy hiểm nhất là xếp xe tại vị trí tháp ).
P : Tải trọng xe thiết kế, coi gần đúng xe là lực tập trung đứng tại vị trí tháp
cầu.
-

Tĩnh tải:
+ Trọng lợng bản thân của hệ dầm mặt cầu:
g1 = g dc + b + g dn
+ Trọng lợng bản thân dầm chủ và bản :
g dc +b = Fdc +b . bt

Với : Fdc+b= 7.173 m2

BT = 2.4 T/m3
g dc + b = 7.173x2.4 = 17.215T / m
+ Trọng lợng dầm ngang:
Dầm ngang tiết diện 30 x 150 cm, bố trí cách đều nhau: d =

6
= 3 m.
2

g1dn = 0.3 x 1.5 x 12.2 x 2.4 = 8.993 T

Trọng lợng dầm ngang trên một mét dài cầu:
g dn =

g1dn 8.993 = 2.998 T/m.
=

d
3.0

Vậy trọng lợng bản thân của hệ dầm mặt cầu là:
g1 = 17.215 + 2.998 = 20.213 T/m.
Pt

dc

g .( 2l + l )
= 1 1 2
8.l1

2

2
= 20.213 ì (2 ì 87 + 182) = 3680.625 T

8 ì 87

Vậy lực tác dụng lên một chân tháp là:
P1tdc =

Pt dc 3680.625
= 1840.313 T.
=
2
2

+ Trọng lợng lớp phủ mặt cầu:

g lp = Flp . lp

Với : Flp = 1.43 m2
lp = 2.25 T/m3
SVTH: Hoàng Năng Tú

45

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

g lp = Flp . lp = 1.43 x 2.25 = 3.218 T/m.
2
g 1 .( 2l1 + l 2 )
= 3.218 ì (2 ì 87 + 182) = 585.971 T
8.l1
8 ì 87
2

Pt lp =

Vậy lực tác dụng lên một chân tháp là:
P1lpt =

Pt lp 585.971

=
= 292.986 T
2
2

+ Trọng lợng lan can :
g lc = 2 x 0.25 x 2.4 = 1.2 T/m.
g lc . ( 2l1 + l 2 ) 1.2 ì (2 ì 87 + 182) 2
=
P =
= 218.51 T
8 ì 87
8.l1
2

lc
t

Vậy lực tác dụng lên một chân tháp là:
Pt lc 218.51
P =
=
= 109.255 T
2
2
lc
1t

-


Hoạt tải:
+ Xác định hệ số phân phối ngang:
Đờng ảnh hởng áp lực lên một giàn dây
14200

i=2%

i=2%

3@3000

1000

0.231

0.462

0.692

1

0.923

13000

Hệ số phân phối ngang của tải trọng làn xe HL93 :
W = làn = 0.5 x (0.923 + 0.231) x 9 = 5.193

Hệ số phân phối ngang của tải trọng xe tải thiết kế (Xe tải thiết kế coi là lực tập trung
đứng tại tháp cầu)

Không tính cho xe 2 trục thiết kế vì coi xe là lực tập trung thì xe tải gây bất lợi hơn.

SVTH: Hoàng Năng Tú

46

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Đờng ảnh hởng áp lực lên dầm chủ

xe = 0.5. yi = 0.5 x (0.952 + 0.786 + 0.571 + 0.508+0.397+0.228) = 1.721

Trong đó: yi- các tung độ Đah áp lực ở dới các tải trọng
Vậy nội lực do tải trọng hoạt tải HL93 :

.w. ( 2l1 + l 2 )
P = w
+ xe (1 + à ).Pxe =
8.l1
2

ht
t


5.193 x 0.31 ì ( 2 ì 135 + 275 )
=
+ 1.721 ì 1.25 ì 32.5 = 512.656T
8 ì 135
Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn I
2

lc
lp
ht
P1t = 1.25 P1dc
t + 1.25 P1t + 1.5 P1t + 1.75 P1t

= 1.25 x 1840.313 + 1.25 x 109.255 + 1.5 x 292.986 + 1.75 x 512.656
= 3773587 ( T )
Diện tích tối thiểu của tháp cầu là:
A1t =

P1t
3773.587
= 1.915 m2.
=
'
0
0.5xfc x sin 0.5 ì 5500 ì sin 84.45

Chọn tiết diện của tháp cầu có dạng hình hộp thay đổi từ đỉnh tháp đến chân tháp:
Diện tích thật của đỉnh tháp :
Adinh = 3.8x2.0 2.8 x 1.0 = 4.8 m2 >1.915 m2.


Diện tích thật của chân tháp (tại mặt đài). Trong đoạn 15.1 m kể từ đài tiết diện chữ
nhật đặc.
Achan (dai ) = 4.5x 2 = 9.0 m2 >1.915 m2.

II.4. Tính toán nội lực dây văng

SVTH: Hoàng Năng Tú

47

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Trong cầu dây văng, dây làm việc nh gối đàn hồi chịu kéo, nội lực trong dây đạt giá trị
lớn nhất khi hoạt tải đứng trên toàn cầu. Khi đó lực dọc trong dây thoải nhất ở giữa nhịp
là lớn nhất xác định theo công thức gần đúng:
S max =

xe ì Pi ì y i ( w + g ) ( d + d g )
+
sin g
2sin g

Trong đó:
+ g, w: tĩnh tải và tải trọng làn (hoạt tải) phân bố đều tác dụng lên một dàn dây.

g= (1.25 x g1 + 1.25 x glc + 1.5 x glp)/2
= ( 1.25 x 20.213 + 1.25 x 1.2 + 1.5 x 3.218 )/2
= 15.796 T/m
w=1.75x x w x0.31
= 1.75 x 0.85 x 5.193 x 0.31
= 2.395 T/m
+ xe : Hệ số phân phối ngang của xe thiết kế.
+ Pi : Tải trọng trục xe thiết kế.
+ yi : Tung độ đah (nh hình vẽ).
+ d,dg: Chiều dài 2 khoang dầm nằm kề nút dây thoải nhất:
+ 0: Góc nghiêng của dây văng thoải nhất ở khu giữa nhịp
Với xe tải thiết kế:
4300

4300

1
6000

S max =

14.5T

3.5T

0.14

0.283

23.

70

14.5T

8000

xe ì Pi ì y i ( w + g ) ( d + d g )
+
sin g
2sin g

1.721 ì (14.5 ì 1 + 14.5 ì 0.463 + 3.5 ì 0.283) (15.796 + 2.395) ì (6 + 8)
+
= 330.662T
Sin23.7 0
2 ì sin 23.7 0

-

Với xe hai trục thiết kế:

SVTH: Hoàng Năng Tú

48

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi


Nghiên cứu khả

11T

0.8

23.
7

0

11T

1

6000

S max =

=

8000

xe ì Pi ì y i ( w + g ) ( d + d g )
+
sin g
2sin g

1.728 ì (11 ì 1 + 11 ì 0.8) (15.796 + 2.395) ì (6 + 8)

=333.687T
+
sin 23.7 0
2 ì sin 23.7 0

Vậy : Smax =333.687 T.
Trong đó :
St = 216.144 T
Sh (cha kể hoạt tải xe) = 32.767 T
Nội lực trong các dây văng còn lại trong phạm vi nhịp đợc xác định theo công thức:
S i = S max .

sin g
sin i

Trong đó: i- góc nghiêng của dây văng thứ i
Riêng dây neo làm việc bất lợi nhất khi hoạt tải đứng kín nhịp giữa. Khi đó nội lực
trong dây neo xác định theo công thức:
S0 = S t 0 + S h 0

Trong đó: St o: nội lực trong dây neo do tĩnh tải
k

S t0 = S ti
i =2

cos i
cos 0

St i:Nội lực trong dây văng thứ i do tĩnh tải (i là chỉ số của dây, tính từ dây văng thứ 2

(không kể dây neo là thứ nhất ) đến dây thứ 28 ở giữa nhịp)
Sh o: Nội lực trong dây neo do hoạt tải:
44

Sh0 = Shi
i = 23

cos i
cos 0

Sh i: Nội lực trong dây văng thứ i do hoạt tải
44

S

h
i

: Tổng số lực trong dây do hoạt tải, tính từ dây thứ i đến dây thứ k (j, k là dây
đầu và dây cuối ở nhịp chính từ tháp ra giữa nhịp chính j = 15 , k = 28 )
i: góc nghiêng của dây văng thứ i thay đổi từ j đến k.
0: góc nghiêng của dây neo
i = 23

SVTH: Hoàng Năng Tú

49

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai



Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Ta có:

S t max =
S h max =

g ( d + dg )
2sin g

=

w ( d + dg )
2sin g

15.796 ì ( 6 + 5 )
= 216.144T
2 ì sin 23.70 0

+

xe ì Pi ì y i 2.394 ì ( 6 + 5 ) 1.721 ì ( 11 ì 1 + 11 ì 0.8 )
=
+
sin g
2 ì sin 23.70 0

sin 23.70 0

= 117.543T
S t i = S t max .

sin g
sin i

S h i = S h max .
44

S t0 = S t i
i=2

sin g
sin i

cos i
cos 0

44

Sh0 = Shi
i = 23

SVTH: Hoàng Năng Tú

cos i
cos 0


50

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Kết quả tính toán nội lực trong các dây văng đợc thể hiện trong bảng sau:
Dây số
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
1

i
25.317
25.772

26.273
26.823
27.433
28.11
28.867
29.718
30.68
31.776
33.033
34.503
36.195
38.21
61.634
43.445
47.147
51.643
57.335
64.59
73.814
73.685
64.308
56.893
51.067
46.46
42.769
39.771
37.207
35.237
33.493
32.003

30.718
25.598
28.616
27.748
26.975
26.284
25.663
25.102
24.592
24.128
23.7
24.899

Sini
0.428
0.435
0.443
0.451
0.461
0.471
0.483
0.496
0.510
0.527
0.545
0.566
0.591
0.619
0.880
0.688

0.733
0.784
0.842
0.903
0.960
0.960
0.901
0.838
0.778
0.725
0.679
0.640
0.605
0.577
0.552
0.530
0.511
0.432
0.479
0.466
0.454
0.443
0.433
0.424
0.416
0.409
0.402
0.421

Cos i

0.904
0.901
0.897
0.892
0.888
0.882
0.876
0.868
0.860
0.850
0.838
0.824
0.807
0.786
0.475
0.726
0.680
0.621
0.540
0.429
0.279
0.281
0.434
0.546
0.628
0.689
0.734
0.769
0.796
0.817

0.834
0.848
0.860
0.902
0.878
0.885
0.891
0.897
0.901
0.906
0.909
0.913
0.916
0.907

Shi(T)

Si(T)

110.485
108.664
106.735
104.704
102.551
100.275
97.863
95.306
92.596
89.719
86.671

83.408
80.006
76.383
72.550
68.706
64.447
60.251
56.123
52.306
49.196
49.229
52.430
56.403
60.737
65.177
69.578
73.854
78.132
81.888
85.617
89.150
92.492
109.353
98.648
101.477
104.158
106.694
109.094
111.369
113.531

115.580
117.543

203.165
199.817
196.270
192.535
188.575
184.391
179.956
175.254
170.269
164.980
159.375
153.374
147.119
140.456
133.408
126.340
118.508
110.792
103.201
96.183
90.465
90.524
96.410
103.717
111.686
119.850
127.943

135.807
143.673
150.580
157.436
163.933
170.079
201.083
181.399
186.602
191.531
196.194
200.608
204.791
208.766
212.533
216.144

S 0t

S 0h

202.472
198.381
194.029
189.426
184.521
179.307
173.744
167.800
161.443

154.624
147.305
139.347
130.893
121.673
111.616
101.127
88.859
75.798
61.408
45.501
27.802
28.036
15.246
46.080
25.059
62.456
33.965
77.377
42.079
91.020
49.499
103.547 56.311
115.079 62.582
126.155 68.606
135.593 73.738
144.748 78.717
153.264 83.348
161.199 87.663
199.929 108.725

175.559 95.472
182.066 99.011
188.185 102.338
193.935 105.466
199.348 108.409
204.453 111.185
209.282 113.811
213.842 116.291
218.196 118.659
372.274 1756.180

Si max
313.650
308.481
303.005
297.239
291.126
284.666
277.819
270.560
262.865
254.700
246.046
236.782
227.124
216.839
205.958
195.046
182.956
171.043

159.323
148.490
139.661
139.752
148.840
160.120
172.423
185.027
197.520
209.662
221.805
232.468
243.053
253.083
262.571
310.435
280.047
288.079
295.689
302.888
309.702
316.160
322.296
328.113
333.687
2128.454

Tiết diện dây văng đợc xác định theo công thức:
SVTH: Hoàng Năng Tú


51

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Ai =

Nghiên cứu khả

Si
f

Trong đó:
+ Si : Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng thứ i
+ f : Cờng độ tính toán của vật liệu làm dây: f = 0.45xfpu (Tính theo tổ hợp chính)
+ fPu : cờng độ kéo quy định của thép dự ứng lực, fPu = 1860 MPa= 18600 kG/cm2
f = 0.45x18600 = 8370 kG/cm2 = 8.37T/cm2
+ Tiết diện các dây văng đợc tổ hợp từ các tao cáp đờng kính 15.2mm có diện tích At
= 2.6939cm2 (gồm 7 sợi 7)
Số tao cáp trong từng dây văng là:
ni =

Ai
At

SVTH: Hoàng Năng Tú


52

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Kết quả tính toán đợc thể hiện trong bảng sau:
Dây
số
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
1

Chiều dài
khoang

6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
9
9
6
6
6
6
6
6
6
6

6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6

Diện tích cần Số tao tính toán Số tao chọn
thiết (cm2)
cần thiết
313.650
37.473
13.910
14
308.481
36.856
13.681
14
303.005
36.201
13.438
14

297.239
35.512
13.182
14
291.126
34.782
12.911
13
284.666
34.010
12.625
13
277.819
33.192
12.321
13
270.560
32.325
11.999
12
262.865
31.406
11.658
12
254.700
30.430
11.296
12
246.046
29.396

10.912
11
236.782
28.289
10.501
11
227.124
27.136
10.073
11
216.839
25.907
9.617
10
205.958
24.607
9.134
10
195.046
23.303
8.650
9
182.956
21.858
8.114
9
171.043
20.435
7.586
8

159.323
19.035
7.066
8
148.490
17.741
6.585
7
139.661
16.686
6.194
7
139.752
16.697
6.198
7
148.840
17.783
6.601
7
160.120
19.130
7.101
8
172.423
20.600
7.647
8
185.027
22.106

8.206
9
197.520
23.599
8.760
9
209.662
25.049
9.298
10
221.805
26.500
9.837
10
232.468
27.774
10.310
11
243.053
29.039
10.779
11
253.083
30.237
11.224
12
262.571
31.371
11.645
12

310.435
37.089
13.768
14
280.047
33.458
12.420
13
288.079
34.418
12.776
13
295.689
35.327
13.114
14
302.888
36.187
13.433
14
309.702
37.001
13.735
14
316.160
37.773
14.022
15
322.296
38.506

14.294
15
328.113
39.201
14.552
15
333.687
39.867
14.799
15
2128.454
254.296
94.396
95

SVTH: Hoàng Năng Tú

Si

53

Diện tích thực tế
của dây(cm2)
37.715
37.715
37.715
37.715
35.021
35.021
35.021

32.327
32.327
32.327
29.633
29.633
29.633
26.939
26.939
24.245
24.245
21.551
21.551
18.857
18.857
18.857
18.857
21.551
21.551
24.245
24.245
26.939
26.939
29.633
29.633
32.327
32.327
37.715
35.021
35.021
37.715

37.715
37.715
40.409
40.409
40.409
40.409
255.922

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

III. Tính toán khối lợng sơ bộ
III.1 Khối lợng công tác phần kết cấu nhịp :
-

Thể tích khối đúc phần dầm cứng có chiều cao không đổi:
Vdầm cứng = Ax l = 7.173 x 545 = 3909.228 m3

-

Thể tích dầm ngang:
Vdầm ngang = 183 x V1dn = 183 x 3.747 = 685.701 m3

-


Thể tích phần kết cấu nhịp cầu:
Vcầu chính = 3909.228 + 685.701 = 4594.986 m3

III.2 Tính toán khối lợng công tác của trụ mố:
-

Khối lợng mố cầu:
Mố
A0
A3

Cao
7.4
7.8

Tờng cánh
25.838
25.838

Thân mố
161.951
161.951

Bệ móng
440
440

-

Tổng khối lợng công tác bê tông mố: Vmố = 1255.578 (m3)


-

Khối lợng của bản quá độ : Vbản qú độ=12.76 m3

-

Khối lợng tháp cầu:
Tháp
T1
T2

Cao (m)
82.1
82.1

Thân tháp
846.097
846.097

Bệ tháp
3332
3332

Dầm ngang
152.263
152.263

-


Tổng khối lợng công tác bê tông trụ: Vtrụ = 8660.72 (m3)

-

Tính toán khối lợng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu:
+ Lan can:
VLan can = 2xALan can x Llan can = 2 x 0.25 x 545 = 272.5 m3
+ Diện tích lớp phòng nớc dày 0.4cm:
APhòng nớc = 11 x 545 = 5995 m2

-

Thể tích bê tông nhựa:
VBê tông nhựa = A x L= 1.43 x 545 = 779.35 (m3)

Vmố(m3)
627.789
627.789

Vtháp m3
4330.36
4330.36

IV. Tính sơ bộ số cọc của mố, tháp
IV.1 Tính sức chịu tải của cọc:
+ Bêtông: fc' =30 MPa
+ Cốt thép chịu lực: fy =400 MPa
+ Công thức tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
c
=.Pn

PVL

Trong đó :
Pn=0.85x( 0.85 x fc' x Ac + fy x As)
(đối với cấu kiện có cốt thép đai xoắn, điều 5.7.4.4).
SVTH: Hoàng Năng Tú

54

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Với:

: hệ số sức kháng, = 0.75 (5.5.4.2.1 22 TCN 272-05)
Ac : Diện tích nguyên của bê tông(m2)
fc: Cờng độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày, fc =3000 (T/m2)
As : Diện tích cốt thép chịu lực (m2).
Chọn sơ bộ: 50 36 cho cọc D=2m
50x x(36x10 3 )2
As=
=0.05 m2
4

x2 2

Ac =
=3.142 m2
4


1 =

As
= 1.65% > 0.8
Ac

( Hàm lợng cốt thép thoả mãn điều 5.13.4.5.2 22 TCN 272-05)
fy: giới hạn chảy của thép chịu lực, fy =40000( T/m2)
+ Với cọc D = 2m:
PVL =0.75x0.85x[0.85x3000x(3.142-0.05)+40000x0.05] = 6322.109( T )
c

VI.1 Sức chịu tải tính toán theo đất nền:
Q R = x ( ( qp xq p + qs xq s )- Qc )
Trong đó:
+ :hệ số chiết giảm do ảnh hởng của nhóm cọc
+ qp : hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của mũi cọc
+ qp: sức kháng đầu cọc danh định (T/m2)
+ qs : hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của thân cọc
+ qp: sức kháng thành bên danh định (T/m2)
+ Qc: trọng lợng bản thân cọc ( T ).
- Tính toán sức kháng danh định của cọc gồm sức kháng thành bên và sức kháng mũi
theo công thức của Reese và Wright (1977) (10.8.3.4 22 TCVN 272-05):
+ Sức kháng thành bên:
Với N 53: qS=0,0028N (MPa)

Với 53 < N 100 : qs=0,0021(N-53) + 0.15 (MPa)
+ Sức kháng mũi cọc:
qP=0,064.N (MPa) đối với N 60
qP=3.8 (MPa) đối với N > 60
+ Sức kháng tính toán phải xác định bằng cách sử dụng các kinh nghiệm sẵn có
trong điều kiện tơng tự. (10.8.3.4.1)
SVTH: Hoàng Năng Tú

55

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

+ Sơ bộ chọn hệ số sức kháng cho cả sức kháng thành bên và sức kháng mũi là:
=0.7
+ Theo quy định của 10.8.3.9 22 TCN 272-05 ta cần chiết giảm sức kháng của cọc
đơn do ảnh hởng của nhóm cọc. Với khoảng cách các cọc chọn L=3D ta có hệ số chiết
giảm =0.7 ( 10.8.3.9.3 22 TCN 272-05)
Sức chịu tải của cọc theo đất nền khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên L=58m
Lớp
1

N
0.0


li (m)
4.0

L(m)
4.0

U (m)
6.283

A(m2)
3.14159

qs
0

2

5.4

12.5

16.500

6.283

3.14159

0.0152

3


17.5

3.5

20.000

6.283

3.14159

0.049

4
22.0
11.0
31.000
6.283
5
36.1
27.0
58.000
6.283
Vậy sức chịu tải của cọc là:
P=min (Pcọc, QR ) =QR =1078.677 T

3.14159
3.14159

0.0616

0.101

Qp

Tổng

2.3104

1078.677

IV.2 Xác định số lợng cọc
IV.2.1 Xác định số lợng cọc tại mố A0, A3 :

Tĩnh tải
Phản lực(T) Hoạt tải
Bản thân mố 1506.694
Làn
Kết cấu nhịp 1364.364
Xe tải
Lan can
81
Xe hai trục
Lớp Phủ
217.1813

Tung độ ĐAH
1
1

Diện tích ĐAH Phản lực(T)

67.5
160.076
0.961 0.936
81.127
0.991
36.975
4437.95

Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cờng độ I là:
PĐáy đài = 4437.95 (T)
Dùng cọc khoan nhồi 2.0m, chiều dài tính từ mặt đất tự nhiên L = 58m. Vậy số lợng
cọc sơ bộ là :

SVTH: Hoàng Năng Tú

56

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

nc = 1.5x

Nghiên cứu khả

P
4437.95
= 1.5x

= 6.17 (cọc).
QR
1078.667

Do đây còn là nơi neo của dây nên số cọc chọn là : 8 cọc.
Chọn 8 cọc khoan nhồi 2.0 m, cự li các cọc và chiều dài cọc đợc thể hiện trên hình
vẽ.
Mặt bằng móng mố A0

Do kết cấu có tính đối xứng và địa chất theo bài ra cũng đối xứng nên số cọc và cách
bố trí cọc ở mố A3 cũng tơng tự nh mố A0.
IV.2.2 Xác định số lợng cọc tại tháp T1, T2

SVTH: Hoàng Năng Tú

57

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Tĩnh tải
Tháp cầu
Kết cấu nhịp + dây
Lan can (T/m)
Lớp phủ (T/m)


Phản lực Hoạt tải Tung độ đờng ảnh hởng DT DAH
10392.863 Làn
205
4143.624 2 xe tải
246
14.5
1 0.968 0.928 0.912
659.5875
3.5 0.984 0.898
1 xe tải
14.5
1 0.984
3.5 0.968
DC
14782.487 2 trục
DW
659.5875
11
1 0.995
Tổng tải trọng tính toán dới đáy bệ mố ở TTGH cờng độ I

Phản lực
486.158
141.942
82.01348
55.97658
20566.66

Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cờng độ I là:

Vậy: PĐáy đài = 20566.66( T )
Dùng cọc khoan nhồi 2.0m, chiều dài tính từ mặt đất tự nhiên L = 58m. Vậy số lợng
cọc sơ bộ là :
SVTH: Hoàng Năng Tú

58

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

nc = 1.5x

Nghiên cứu khả

P
20566.66
= 1.5x
= 28.6 (cọc).
QR
1078.667

Chọn 30 cọc khoan nhồi 2.0 m, cự li các cọc và chiều dài cọc đợc thể hiện trên hình
vẽ.

V.

Tổ chức thi công và xây dựng


-

Mực nớc thi công (MNTC) là 1.59 m

- Với mực nớc thi công nh trên thì: 2 mố A0 và A3 , 2 trụ tháp T1 và T2 là thi công dới
nớc.
1. Thi công mố A0 , A3
-

San ủi mặt bằng thi công

-

Lắp dựng máy khoan, tiến hành thi công cọc khoan nhồi đờng kính D = 2m.

-

Đổ lớp bê tông đệm dày 10cm tại cao độ đáy đài.

-

Lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép bệ mố, thân mố, mũ mố.

-

Đổ bê tông tại chỗ bệ mố, thân mố, mũ mố.

- Hoàn thiện mố: Tháo dỡ ván khuôn, thi công bấc thấm đất đắp sau mố, xây 1/4 nón,
hoàn thiện mố, thanh thải lòng sông.

SVTH: Hoàng Năng Tú

59

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

2. Thi công trụ tháp T1 , T2



Hạ ống vách:

-

Xác định vị trí tim trụ và tim cọc.

-

Lắp dựng giá búa trên hệ nổi.

-

Đóng cọc định vị, hàn giằng các cọc định vị.


-

Lắp dựng hệ thống khung dẫn hớng ống vách.

-

Dùng cần cẩu búa rung trên hệ nổi hạ ống vách đến cao độ thiết kế.


-

Thi công cọc khoan nhồi.
Lắp dựng máy khoan trên hệ nổi, tiến hành thi công cọc khoan nhồi D =2 m .

- Thi công vòng vây cọc ván thép: Lợi dụng ống vách lắp đặt vành đai khung dẫn hớng.
Rung hạ cọc ván thép đến cao độ thiết kế. Thiết lập vòng vây cọc ván thép.
-

Đào hút đất trong vòng vây cọc ván thép đến cao độ thiết kế.

-

Thi công lớp bê tông bịt đáy.

-

Đổ bê tông bệ tháp.
+ Đập đầu cọc
+ Vệ sinh hố móng, đổ lớp bê tông đệm dày 10 cm
+ Lắp đặt ván khuôn, cốt thép.

+ Đổ bê tông bệ tháp.

-

Thi công đổ bê tông thân tháp:
Dùng hệ ván khuôn trợt, lắp đặt cốt thép và các chi tiết chôn sẵn phục vụ thi công
dầm. Đổ bê tông thân tháp:
+ Đổ bêtông từng phần thân tháp bằng cần cẩu kết hợp thùng đổ và vòi bơm bê tông.
+ Khi đổ xong đốt đầu tiên tiến hành trợt ván khuôn di động lên đổ các đốt còn lại
cho đến hết toàn bộ tháp cầu.
-

Hoàn thiện tháp: Tháo dỡ ván khuôn, hoàn thiện tháp, thanh thải lòng sông.

-

Thi công kết cấu nhịp
+ Phần thi công trên đà giáo mở rộng tháp: Đúc khoang K0
+ Lắp dựng hệ thống đà giáo mở rộng tháp để thi công khoang dầm K 0 đầu tiên đối
xứng qua tháp.
+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép.
+ Đổ bê tông khoang K0 bằng cần cẩu tháp kết hợp thùng đổ và vòi bơm.
+ Bảo dỡng bê tông.
+ Khi bê tông đạt cờng độ tiến hành căng kéo cốt thép DƯL cho dầm cứng.
+ Lắp đặt dây văng và căng sơ chỉnh dây văng cho khoang Ko.
+ Đúc các khoang tiếp theo (đúc hẫng cân bằng):
+ Lắp dựng đờng trợt cho xe đúc.
+ Lắp dựng xe đúc hẫng chuyên dụng đối xứng 2 bên tháp.
+ Lắp đặt ván khuôn, cốt thép khoang K1 trên giàn giáo treo của xe đúc.
SVTH: Hoàng Năng Tú


60

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

+ Đổ bê tông khoang K1 bằng cần cẩu tháp kết hợp thùng đổ và vòi bơm.
+ Bảo dỡng bê tông.
+ Khi bê tông đạt cờng độ tiến hành căng kéo cốt thép DƯL cho dầm cứng.
+ Lắp đặt dây văng và căng sơ chỉnh dây văng cho khoang K1 theo thiết kế.
+ Tiếp tục di chuyển xe đúc thi công các khoang tiếp theo, mỗi khoang dài 9 m.
+ Sau khi đúc xong mỗi khoang phải tiến hành lắp ngay dây văng của khoang đó và
căng sơ chỉnh trớc khi chuyển sang khoang mới.
+ Hợp long nhịp chính:
Lắp dựng hệ thống quang treo chuẩn bị cho hợp long nhịp chính.
Tiến hành định vị 2 đầu dầm cứng bằng các máy trắc địa.
Lắp dựng ván khuôn và cốt thép và đổ bê tông cho khoang hợp long.
Bảo dỡng bê tông.
Khi bê tông đạt cờng độ tiến hành căng kéo cốt thép DƯL cho khoang hợp
long.
+ Hoàn thiện cầu:
+ Sau khi bê tông đạt cờng độ, tiến hành tháo dỡ quang treo, đà giáo ván khuôn.
+ Căn cứ vào biểu đồ nội lực và biến dạng thực tế để điều chỉnh dây văng làn cuối
cùng nhằm đạt đợc trạng thái nội lực hoặc biến dạng tối u trớc khi đa công trình vào khai
thác.

+ Đổ bê tông các lớp mặt cầu, lắp lan can, thiết bị chiếu sáng, thoát nớc.
+ Hoàn thiện cầu, vệ sinh môi trờng, thanh thải lòng sông.
VI.

Thống kê khối lợng vật liệu dùng trong công trình

- Khối lợng bê tông sẽ đợc tính dựa theo kích thớc hình học của các cấu kiện còn khối lợng cốt thép sẽ đợc tính dựa vào tỷ lệ so với bê tông của các công trình đã xây dựng và
theo định mức dự toán cơ bản của Bộ xây dựng ban hành.
-

Tổng mức đầu t đợc lập dựa trên những căn cứ sau :

-

Sự thống kê vật liệu toàn cầu.

- Định mức dự toán XDCB số 1242/1998/QĐ-BXD ngày 25 tháng 11 năm 1998 của Bộ
xây dựng
- Giá ca máy và thiết bị xây dựng số 1260/1998/QĐ-BXD ngày 28 tháng 11 năm 1998
của Bộ xây dựng
-

Giá vật t, vật liệu lấy theo mặt bằng giá tại thời điểm lập.

- Tiền lơng và các khoản phụ cấp theo thông t số 23/BXD-VTK ngày 15 tháng 12 năm
1994 của Bộ xây dựng
- Thông t số 01/1999/TT-BXD ngày 16 tháng 01 năm 1999 của Bộ xây dựng, hớng dẫn
lập dự toán công trình xây dựng cơ bản theo luật thuế giá trị gia tăng và thuế thu nhập
doanh nghiệp.
-


Các chi phí theo tỷ lệ đợc rút ra từ các công trình đã làm.

SVTH: Hoàng Năng Tú

61

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Thống kê vật liệu toàn cầu phơng án 2
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14
15

Hạng mục công trình
A. Kết cấu phần trên
Bê tông dầm cứng + dầm ngang
Dây văng
Bê tông át phan mặt cầu
Bê tông lan can
Lớp phòng nớc
Cốt thép thờng dầm cứng (160kg/1m3)
Cốt thép lan can (100kg/1m3)
Cốt thép C.Đ.C dầm cứng (64.5kg/1m3)
Gối cao su
Điện chiếu sáng
B. Kết cấu phần dới
Bê tông mố + bản quá độ
Bê tông trụ + tháp cầu
Cốt thép mố ( 90kg/1m3)
Cốt thép trụ + tháp cầu ( 100kg/1m3)
Cọc khoan nhồi F200 cm

SVTH: Hoàng Năng Tú

62

Vật liệu

Đơn vị


Khối lợng

f'c=50MPa

m3
m
m2
m3
m2
T
T
T
cái
cột

4594.986
1853.804585
779.35
272.5
5995
735.19776
27.25
296.376597
8
40

m3
m3
T
T

m

1268.338
8660.7195
114.15042
866.07195
4392

f'c=50MPa
fy=400MPa
fy=400MPa
15.2mm

f'c=30MPa
f'c=50MPa
fy=400MPa
fy=400MPa
f'c=30MPa

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai


Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

Tổng mức đầu t phơng án 2
Số hiệu
đơn giá

A
AI
I
1
2
3
4
5
6
7
9
10
11
12
14
16
17
II
1
2
3
4
AII
B
C
D

Đơn giá
(đồng)


Hạng mục

Đơn vị

Khối lợng

Tổng mức đầu t
Giá trị dự toán xây lắp
Gtrị dtoán xây lắp chính
Kết cấu phần trên
Cáp văng
ống HDPE( Hight density
polyethylene sheath)
Neo + phụ kiện
Căng cáp văng
BTCT nhịp dây văng
Cốt thép tháp
Bê tông tháp
Cốt thép lan can
Bê tông lan can
Bê tông atphan
Gối cầu
Khe co dãn 15 cm
Lớp phòng nớc
Điện chiếu sáng
Kết cấu phần dới
Cọc khoan nhồi D=2.0 m
Cốt thép mố
Bê tông mố
Phụ trợ thi công

Gía trị xây lắp khác
Chi phí khác (Tạo mặt bằng, bến
bãi, quản lý dự án ...)
Dự phòng
Trợt giá
Chỉ tiêu 1m2 cầu theo GTDTXL

đ
đ
đ
đ
T

(A+B+C+D)
AI+AII
I+II

m

5.461

300,000

1,638,387

cái
T

Cột


352
145.2
4,595
866.07
8,661
27.25
272.5
779.35
8
22
5,995
40

30,000,000
5,000,000
5,000,000
7,500,000
2,500,000
6,500,000
800,000
1,300,000
60,000,000
8,000,000
120,000
8,500,000

m
T
m3
%

%

4,392
114.150
1,268
20
4

7,500,000
7,500,000
800,000
1+2+3
AI

10,560,000,000
726,000,000
22,974,930,000
6,495,539,625
21,651,798,750
177,125,000
218,000,000
1,013,155,000
480,000,000
176,000,000
719,400,000
340,000,000
41,772,958,260
32,940,000,000
856,128,150
1,014,670,400

6,962,159,710
4,595,666,868

%

6

A

7,169,240,313

%
%

10
10

A+B
A

12,665,657,887
11,948,733,856
22,554,865

m3
T
m3
T

m3

m3
cái
m

m2

303.405

Thành tiền

151,270,970,612
119,487,338,556
114,891,671,689
73,118,713,429
25,000,000
7,585,126,666

Chơng IV: thiết kế sơ bộ phơng án 2 (Cầu chính dây văng 3 nhịp với sơ đồ nhịp: ( 87 +
182 + 87 )..................................................................................................................... 42
I. Giới thiệu phơng án thiết kế..................................................................................42
II. Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp:...............................................................................42
III. Tính toán khối lợng sơ bộ...................................................................................54
IV. Tính sơ bộ số cọc của mố, tháp...........................................................................54
SVTH: Hoàng Năng Tú

63

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai



Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi

Nghiên cứu khả

V. Tổ chức thi công và xây dựng..............................................................................59
1. Thi công mố A0 , A3........................................................................................59
2. Thi công trụ tháp T1 , T2..................................................................................60
VI. Thống kê khối lợng vật liệu dùng trong công trình.............................................61

SVTH: Hoàng Năng Tú

64

GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai