ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

CHƯƠNG II

PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2
CẦU DÀN THÉP LIÊN TỤC

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 1

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DÀN THÉP LIÊN TỤC
I.GIỚI THIỆU CHUNG:
1. BỐ TRÍ CHUNG CẦU:

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 2

Lớp :Cầu Hầm- K48

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Căn cứ vào u cầu nhiệm vụ thiết kế, chiều dài mặt cắt ngang sơng ta chọn
phương án sơ bộ thứ 2 là cầu dàn thép liên tục.
Cầu dàn thép liên tục được bố trí theo sơ đồ: 80 + 100 + 80 (m)
Chiều dài tồn cầu: L = 272.68 m.
Cầu gồm 2 trụ T1,T2 và 2 mố M1,M2:
Độ dốc ngang cầu : 2%.
I .2. KẾT CẤU PHẦN TRÊN:
Cầu được thi cơng theo phương pháp lắp hẫng cầu bằng đối xứng.
Dàn có chiều cao 8.5m, chiều dài khoang 10m. Dàn loại tam giác khơng có thanh
đứng, thanh treo.
Vật liệu dùng cho kết cấu:
+ Bê tơng loại B ( 40 Mpa ).
+ Thép cấu tạo dùng theo ASTM A 706M
+ Thép hợp kim thấp.
I .3 KẾT CẤU PHẦN DƯỚI:
I..3.1.TRỤ CẦU:
Dùng loại trụ thân cột cho hai trụ P1, P2 bê tơng cốt thép thường đổ tại
chỗ.
Phương án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi d=1.0 m đổ tại chỗ.
I.3.2.MỐ CẦU:
Dùng mố chữ U bê tơng cốt thép .
Phương án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đổ tại chỗ đường kính cọc
1.0 m.
II . TÍNH TỐN PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ:
Tính tốn lựa chọn kết cấu nhịp.
Tính duyệt các thanh dàn chủ

Tính tốn 1 trụ, 1 mố, sơ bộ tính tốn cọc.

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 3

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

II.1 . TÍNH TỐN KẾT CẤU NHỊP CHÍNH:
II.1.1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC DÀN:
II.1.1.1. Xác định kích thước dàn chủ:
II.1.1.1.1. Xác định chiều cao dàn chủ:
Chiều cao dàn chủ được chon theo các u cầu sau:
Trọng lượng thép của dàn chủ nhỏ.
Bảo đảm tĩnh khơng thơng thuyền và thơng xe.
Chiều cao kiến trúc nhỏ đối với cầu dầm chạy trên.
Đảm bảo độ cứng theo phương đứng của kết cấu nhịp:

f < fchi phí

Đảm bảo mỹ quan và phù hợp với cảnh quan ở khu vực xây cầu.
Như vậy chọn chiều cao dàn bằng h = 8.5 m.
II.1.1.1.2 Tiết diện các thanh dàn chủ.
Các thanh có tiết diện chữ H riêng thanh cổng cầu có tiết diện hộp .
Kích thước của mặt cắt các thanh được thể hiện trên hình vẽ:


b

t

h

t
hc

h

hc

b

BẢNG SỐ LIỆU CÁC THANH CẦN CHỌN

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 4

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG
Bề dày Chiều
Diện tích

bản
dày bản
thanh ,
bụng, t cánh
Aa (m2)
(cm)
,hc(cm)

Chiều
cao,

Chiều
rộng,

h(cm)

b(cm)

Thanh biên trên

60

50

2

3.2

0.0427


Thanh biên dưới

60

50

2

4.0

0.0504

Thanh xiên trong

60

48

2

2.8

0.0378

Thanh cổng tiết diện
60
hộp

40


1.2

1.2

0.0234

Tên thanh

II.1.1.1.3 Cấu tạo hệ dầm mặt cầu.
Hệ dầm mặt cầu bao gồm dầm dọc và dầm ngang để đỡ mặt cầu và truyền
tải trọng từ mặt cầu tới dàn chủ. Để đảm bảo cho tải trọng truyền vào các nút dàn
chủ dầm ngang được bố trí tại các nút dàn còn dầm dọc tựa lên dầm ngang. Dầm
dọc và dầm ngang phải được liên kết chắc chắn để tạo thành hệ dầm mặt cầu.
Chọn liên kết giữa dầm dọc và dầm ngang là dạng cánh dầm dọc và dầm
ngang bằng nhau.
II.1.1.1.4 Cấu tao dầm ngang
Chiều cao dầm ngang và các kích thước chon :
h = 80 cm, b = 32cm , hc = 3,2cm ,t = 2cm
II.1.1.1.5 Cấu tạo dầm dọc
Chiều cao dầm dọc và các kích thước chon :
h = 80 cm, b = 32cm , hc = 3,2cm ,t = 2cm
1.2 Tĩnh tải của cầu dàn
1.2.1 Trọng lượng bản thân dàn
Diện tích các thanh dàn chủ như sau:
ABiên trên= 0,0427

(m2).

ABiên dưới= 0,0504 (m2).
Axtrong = 0,0267 (m2).

Acổngcầu = 0,0534

SVTH: PHẠM THẾ VINH

(m2).

Trang 5

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Trọng lượng của từng loại thanh:
DCBiên trên = 0,0427  10  7,85

= 3.352 T

DCBiên dưới = 0,0504  10  7,85

= 3.956 T

DCxiêntrong = 0,0267 5 2  8.5 2 7,85 = 2.067 T
DCcổngcầu = 0,0534 5 2  8.5 2 7,85 = 4.134 T
Trọng lượng tổng của từng loại thanh ở 1 mặt phẳng dàn.
 DCBiên trên =25  3.352 = 83.8 T
 DCBiên dưới = 26  3.956 = 102.856 T
 DCxiêntrong =50  2.067 = 103.35 T

 DCcổngcầu = 4  4.134 = 16.536 T
Trọng lượng thanh cho 2 mp dàn:
DCdàn = 2×306.542= 613.084 T
3.3.2 Trọng lượng các dầm ngang
Ta bố trí dầm ngang tại các nút dàn vậy tồn cầu có 27 dầm ngang kích
thước dầm ngang như hình vẽ:

Adngang = 0,04217 (m2).
DCdngang = 0,04217 9 7,85 = 2.979 T

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 6

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

DCdngang = 27  2.979 = 80.441 T.
3.3.3 Trọng lượng dầm dọc:
Khẩu độ dầm dọc bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang, tồn cầu có
426=104 dầm dọc. ở đây bố trí 4 dầm dọc đối xứng nhau qua tim dàn. Khoảng
cách giữa hai dầm dọc là 2.1 (m). Hình vẽ

Addọc = 0,04217 (m2).
DCddọc = 0,04217 10 7,85 = 3.31 T
DCddọc = 104  3.31 = 344.276 T.

3.3.4 Hệ liên kết dọc:
Lấy DClkd = 0,1 T/m.
3.3.5 Lề người đi bộ:
Phần lề người đi bộ bố trí hẫng ra ngồi mặt phảng dàn. Phần hẫng này có
tải trọng tác dụng nhỏ, ta vẫn dùng thép chữ I như dầm ngang nhưng có vát góc và
2 dầm dọc có diện tích tương đương 1 dầm dọc nên xem như diện tích dầm dọc.
Đoạn hẫng này dài 2.1 (m) Trọng lượng phần hẫng này:
qhẫng ngang = 0,04217 2.1 7,85 = 0.695 T
Tồn cầu có 27 nút dàn bố trí như vậy (tính cho một bên lề người đi)
DChẫng ngang = 270.695 = 18.77 T.

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 7

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Thanh dọc để nối các đoạn hẫng này dùng thép I500 dài 10 (m). Tồn cầu
có 26 đoạn (tính cho một bên lề người đi)
Trọng lượng của nó là: qhẫng dọc = 1.95926 = 50.934 T
3.3.6 Bản bê tơng mặt cầu lề người đi:
DWBảnbt = 0.152.42.25= 0.81 (T/m)
3.3.7 Trọng lượng lan can tay vịn
Vbt = ( 0,50,25 –0.1x0.25/2 )210 = 23.625 (m3)
Vth=


 .0,12
x210=1.649 (m3)
4

 DWlc tayvin 

23.625  2.4  1.649  7.8
 0.33 T/m
210

3.3.8 Trọng lượng lớp phủ mặt cầu phần xe chạy
+ Bê tơng át phan chiều dày 7 cm:
0.07  2.3
+ Lớp chống thấm dày 0.4 cm:
+ Lớp bêtơng BMC dày 20 cm:

0.004  2.3

= 0.161 T/m2
= 0.092 T/m2

0.2  2.5 = 5 T/m2

 DWLP = 5.253 T/m2

Tổng cộng:

 Tĩnh tải rải đều của lớp phủ mặt cầu là:
LP

DWTC
= 5.253 10 = 52.53T/m
LP
DWTT
= 1.25  52.53 = 65.6625T/m

3.3.9 Tổng hợp kết quả:
3.3.9.1 Tĩnh tải giai đoạn I:
Trọng lượng một mặt phẳng dàn :
P =

1
(DCdngang + DCddọc )+DCdàn =
2

=

1
(80.441 +344.276)+ 613.084 = 518.9005 T
2

Vậy tổng trọng lượng tính cho 1 dàn giai đoạn I là:
DC = 518.9005 +50.934 +18.77 = 588.6045 T

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 8

Lớp :Cầu Hầm- K48



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Vậy tĩnh tải rải đều trên 1 m dài cầu tính cho một dàn giai đoạn I là:
DCTC =

588.6045
+ 0,1= 2.903 (T/m)
210

DCTT = 1.25 DCTC= 3.628 (T/m)
3.3.9.2 Tĩnh tải giai đoạn II:
DWTC =0.99+0.33+2.903 = 4.223 T/m.
3.4 Hệ số phân bố ngang
Điều 4.6.2.4 Tiêu chuẩn 22TCN:272-05 cho phép dùng quy tắc đòn bẩy để
tính hệ số phân bố tải trọng trong dàn.Hình vẽ
gHL-93 = 0.5(0.896+0.708+0.594+0.406)=1.302
gNg = 0.52(1.05+1.26)=2.31

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 9

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

II.2 TÍNH TỐN CÁC THANH DÀN CHÍNH:

Sau khi xác định song sơ đồ, các kích thước của các thanh và tính tốn các
tĩnh tải giai đoạn I và II thì ta tiến hành dùng Midas Civil 7.1 để tính tốn các
thanh của dàn. Nhưng trong phương án sơ bộ ta chỉ tính tốn cho một số thanh mà
cho là bất lợi nhất.:
Thanh biên trên chịu kéo tại vị trí trụ.
Thanh biên dưới chịu kéo tại vị tri giữa nhịp.
Thanh xiên tại gối chịu uốn, nén.
Bảng tổng hợp kết quả nội lưc:

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 10

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG
DC+PL+HL93K

DC+PL+HL93M

Thanh
Min


Max

Min

Max

86

645,49

786,32

647,40

771,16

43

-591,22

-469,91

-574,37

-471,08

13

473,52


654,07

476,70

629,26

91

-660,74

-471,76

-637,02

-475,51

2.3 DUYỆT TIẾT DIỆN CÁC THANH DÀN
Bảng số liệu các thanh cần chọn
Bề dày
bản
bụng, t
(cm)

Chiều
cao,

Chiều
rộng,

H(cm)


b(cm)

Thanh biên trên

60

50

2

3.2

0.0427

Thanh biên dưới

60

50

2

4.0

0.0504

Thanh xiên trong

60


48

2

2.8

0.0378

Thanh cổng tiết diện
hộp

60

40

1.2

1.2

0.0234

Tên thanh

Chiều dày Diện tích
bản cánh, thanh ,
hc(cm)
Aa (m2)

2.3.1 Duyệt tiết diện thanh 86:

Các đặc trưng hình học của mặt cắt:
An (cm2)
427.2

Anr
2

(cm )
363.12

J(cm4)

Iy-y(cm4)

Ix-x(cm4)

ry(cm)

rx(cm)

1187.7998

284037.38

66702.4

25.785

12.496


Kiểm tra với điều kiện bề cường độ:

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 11

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

σ

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

P
786320

 2165.5 kG/cm2
A nr 363.12

 =216.6 Mpa < Fu = 400 Mpa ->Đạt u cầu
2.3.2 Duyệt tiết diện thanh 91:
Các đặc trưng hình học :
Anr

An
2

2


(cm )

(cm )

504

438.4

J(cm4)

Iy-y(cm4)

IX-X(cm4)

ry(cm)

x(cm)

2161.12

337568

83368

25.88

12.861

Kiểm tra với điều kiện bề cường độ:


P
660740

 1507.16 kG/cm2
.A nr
438.4
f

σ

Trong đó:

f = 1, hệ số kháng uốn (Điều 6.5.4.2)

 = 150.7 Mpa < Fu = 400 Mpa -> Đạt u cầu
2.3.3 Duyệt tiết diện thanh 43:
Các đặc trưng hình học:
An
(cm2)

Anr
2

(cm )

234.24 199.104

J(cm4)


Iy-y(cm4)

IX-X(cm4)

ry(cm)

x(cm)

127991.03

121210.7

67844.6

22.747

16.6382

Kiểm tra với điều kiện bề cường độ:

σ

P
591220

 2970.36 kG/cm2
A nr 199.104
f
Trong đó:


f = 1, hệ số kháng uốn (Điều 6.5.4.2)

 =297.04 Mpa < Fu = 400 Mpa -> Đạt u cầu

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 12

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

II. TÍNH TỐN TRỤ CẦU:
Giới thiệu chung
Trụ cầu là dạng trụ hai cột đổ tại chỗ bằng BTCT thường 30Mpa, cốt thép
theo ASTM A706M. Hai trụ có cấu tạo giống nhau nên ta tính tốn một trụ bất lợi
nhất.

1.CẤU TẠO TRỤ

2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ.
2.1. TẢI TRỌNG BẢN THÂN TRỤ:
Khối lượng riêng bê tơng:  = 2.4 (T/m3)
Thể tích thân trụ:
Thể tích phần thân đặc:

SVTH: PHẠM THẾ VINH


Trang 13

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

  3.0 2
VĐặc =((12.73-3.0)3.0+
)×3.5= 126.89 (m3)
4

Thể tích hai cột:
VCột=2(

  2.5 2
)×4.7 = 46.119 (m3)
4

Thể tích xà mũ:
VMũ = (14.51.52.5)-(2.5×1.15×0.5)=52.9375 (m3)
Trọng lượng thân trụ: Wtrụ = (126.89+46.119+52.9375)2.4 = 542.27 T.
Thể tích bệ :

V = 14103 = 420 (m3)

Trọng lượng bệ:


WBệ =4202.4= 1008 T

2.2 LỰC ĐẨY NỔI MNTN
Vì trụ và bệ khơngbị ngập so với MNTN nên ở đây lực đẩy nổi bằng 0
2.3 TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN KẾT CẤU NHỊP VÀ HOẠT TẢI
2.3.1 Tác dụng của tĩnh tải, hoạt tải và người:
Sử dụng chương trình Midas Civil 7.1
DC+PL+HL93M

DC+PL+HL93K

DC+PL+2HL93K

2215.67

2200.64

2388.13

2.4 TỔNG TRỌNG LƯỢNG TÁC DỤNG LÊN MẶT CẮT ĐÁY BỆ
P = 52.9375 + 542.27 + 1008 + 2388.13= 3991.3375 T
2.5 XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC:
2.5.1. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo vật liệu
- Cơng thức tính tốn sức chịu tải của cọc theo vật liệu
'

Qcoc   .(0,85. f c . Ac  f y . As )

- Bảng tính tốn sức chịu tải của cọc theo vật liệu :

Tên gọi các đại lượng
Kí hiệu
Mác bê tơng chế tạo cọc
Thép chế tạo cọc
Đường kính cọc thiết kế
D

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 14

Giá trị Đơn vị
M300
AII
1 m

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Đường kính cốt thép
Số thanh thép thiết kế
Diện tích phần bê tơng
Diện tích phần cốt thép
Hệ số uốn dọc
Cường độ chịu nén của bê tơng
Cường độ chịu kéo của thép

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

d
nthanh
Ac
As

fc '
fy
Qvl

28 mm
16 Thanh
1.77 m2
0.0088 m2
0.9
24000 KN/m2
420000 KN/m2
35754.75 KN

2.5.2. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền.
- Bảng số liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi cơng cọc khoan nhồi
Cao


C
độ
Su
2)
SPTtb

(độ)
(Kn/m
h
đỉnh
(kpa)
STT
Loại đất
e (số búa/ kN/m3
(m) lớp
30cm)
đất
(m)
Sét pha màu vàng lẫn sỏi sạn,
Lớp 1
7
+9.1 0.916 6.7
18.9 15023 14.7 101
trạng thái dẻo mềm
Sét pha màu xám xanh,
Lớp 2
8
+1.1 0.811 27
17.8 11027 13.7 98.7
trạng thái dẻo
Sét màu nâu đỏ đốm xám xanh,
Lớp 3
10 -6.9 0.459 50
21.4 23047 43.6 131.2
trạng thái cứng
Cát pha màu xám,

Lớp 4
-16.9 0.727 34
26.6 15023 35
tráng thái nửa cứng
Các thơng số kỹ thuật của cọc:
Đường kính cọc D = 1m
Diện tích tiết diện cọc As = 3.14*12/4 = 0.785 m2
Chiều dài cọc L = 30m
Chiều dài cọc chơn trong đất: L1 = 30m
Chi vi cọc P = 3.14*1= 3.14m
Sức chịu tải của cọc được tính theo cơng thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-05 )
QR=pqQP+qsQS
với:
Qp = qp Ap

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 15

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG
Qs = qs As

trong đó:
Qp


=

sức kháng mũi cọc (N)

Qs

=

sức kháng thân cọc (N)

qp

=

sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

qs

=

sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

As

=

diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

Ap


=

diện tích mũi cọc (mm2)

qp =

hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng
10.5.5-3 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức
kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét qp = 0.55.

qs =
hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3
dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc
và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét qs = 0.65, Đối với đất cát qs = 0.55.
- Bảng tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền :
STT

Loại đất

Sét pha màu vàng lẫn sỏi sạn,
trạng thái dẻo mềm
Sét pha màu xám xanh,
2
trạng thái dẻo
Sét màu nâu đỏ đốm xám xanh,
3
trạng thái cứng
Cát pha màu xám,
4
tráng thái nửa cứng

Sức kháng thân cọc
1

Li
(m)

qs
As
Su
Qs
2
SPT
α
(kN/m
m2
(Mpa)
(KN)
)

9.9 29.2 6.7
8

37.68 27

10

47.1

101


0.5

98.7 0.5 49.35

50 131.2 0.5

2.1 18.65 34

50.5

-

-

65.6
85

φqs.Qs
(KN)

1622.1

1054.4

2046

1329.9

3398.7


2209.1

1585.25 1030.412

Qthan

5623.81

Sức kháng mũi cọc:
Do mũi cọc đặt vào lớp đất cát theo 10.8.3.4.3-1, ta có:
Theo Reese và Wright, qp = 0.064 N đói với chỉ số SPT N <60
Vậy, mũi cọc đặt vào tầng đất có SPT = 34, nên:
qp = 0,064×34 = 2.176 Mpa = 2176 kN
 qp  0.45
Qp =  qp ×AP × qp=0,45× 1,77×2.176×106=1,733×106 N= 1733kN.
SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 16

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

=> sức kháng tính tốn của cọc theo đất nền là:
Q = 5623.81+1733 = 7356.81 (KN).
Vậy : Sức chịu tải tính tốn của cọc :
Qcoc = Min(Qr ; Qvl ) = Min(7356.81; 35754.75 ) = 7356.81 (KN).

2.5.3. Tính tốn số cọc trong móng.
n  .

P
Qcoc

Trong đó :
+)  : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của
mơmen với móng cọc đài thấp ta lấy  = 1,5
+) Qcoc : Sức chịu tải tính tốn của cọc :
Qcoc = 7356.81 KN.
+) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 33913.375 (KN)
n  1.5.

33913.375
7356.81

= 8.138(cọc)

Số cọc bố trí trong móng là n = 12 (cọc) . Bố trí thành 3 hàng mỗi
hàng 4 cọc

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC TRONG MĨNG

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 17

Lớp :Cầu Hầm- K48



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

3. TÍNH TỐN MỐ CẦU:
Giới thiệu chung
Cầu bao gồm 2 mố: Mố M1 và M2
Mố cầu: Sử dụng mố U bê tơng cốt thép . Mố cầu được kê trực tiếp từ kết
cấu nhịp dầm T DƯL cao 1,7 m.
Mố chữ U bê tơng cốt thép đổ tại chỗ có đặt trên móng cọc khoan nhồi.
Vật liệu:
Bê tơng có cường độ 30Mpa.
Thép CT3 và CT5 có gờ.

b7

a8
a9

b2
b1

a2

aa3

I

a12

a4

b
b12

a11

b6

a5

a10

b5

b3

b11

b4

b10

Cọc: Cọc khoan nhồi bê tơng cốt thép đổ tại chỗ 100

I
a1

3.1 PHẢN LỰC GỐI DO TĨNH TẢI KẾT CẤU NHỊP
3.1.1 Xác định tĩnh tải giai đoạn I:

bêtơng =2,4 T/m3
Trọng lượng bản thân dầm:
Diện tích mặt cắt ngang:
As =0,04217 m2
SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 18

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

DCdd = 0,04217×2.4×4×40 = 16.19328 T/m .
Mối nối dầm:
DCm = 0.6x0.15x7x2.4=1.512 T/m
Dầm ngang:
Ddn = 0,04217×2.4×9×4.5= 4.0989 T/m
Vậy tĩnh tải giai đoạn I là :

 DC

I
tc

 21.80 T/m

 DC


I
tt

=21.80x1.25=27.25588 T/m

3.1.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn II.
3.1.2.1 Trọng lượng lan can tay vịn
Vbt = ( 0,50,25 –0.1x0.25/2 )210 = 23.625 (m3)
Vth=

 .0,12
x210=1.649 (m3)
4

 DWlc tayvin 

23.625  2.4  1.649  7.8
 0.33 T/m
210

DWtt=0.33x1.5=0.495 (T/m)
3.3.8 Trọng lượng lớp phủ mặt cầu phần xe chạy
+ Bê tơng át phan chiều dày 7 cm:
0.07  2.3
+ Lớp chống thấm dày 0.4 cm:
+ Lớp bêtơng BMC dày 20 cm:
Tổng cộng:

0.004  2.3


= 0.161 T/m2
= 0.092 T/m2

0.2  2.5 = 0.5 T/m2

 DWLP = 0.753 T/m2

 Tĩnh tải rải đều của lớp phủ mặt cầu là:
LP
DWTC
= 0.753  7.5 = 5.6475 T/m
LP
DWTT
= 1.25  5.6475 = 7.059 T/m

Vậy tĩnh tải giai đoạn II là:

 DWtII =7.059+0.33= 7.389 T/m.

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 19

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG


3.2 TÍNH TỐN MỐ
3.2.1. Tải trọng tác dụng lên mố
3.2.1.1. Tĩnh tải bản thân mố
Tường đỉnh:
VTĐ = 0.5  2.1512 = 12.9 m3
WTĐ = 2.4VTĐ = 2.412.9 = 30.96 (T)
Tường cánh:
VTC = [(5.84×1.9)+(3.244+1.131)×3/2]×2×0.5= 17.6585 m3
WTC = 2.417.6585 = 42.3804 (T)
Tường thân:
WTT = 1.83.69122.4 = 191.2896 T
Bệ cọc:
WBÊ = 2.42.5513 = 390 T
Vai kê:
WVai =130.3125  2.4 = 9.75(T)
3.2.1.2 Phản lực gối do hoạt tải tác dụng
Sử dụng chương trình Midas Civil 7.1 để tính tốn:
Ta có:
Tải trọng

DL+HL-93(Tandem+lane)+PL

DL+HL-93(Truck+lane)+PL

P(T)

991.84

1087.06


3.2.1.3 Tổng trọng lượng tác dụng lên đáy mố
P = 30.96 +42.3804 +191.2896 +390+9.75+1087.06 = 1751.44 T
3.3. TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỌC THEO DẤT NỀN
3.3.1. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo vật liệu
- Cơng thức tính tốn sức chịu tải của cọc theo vật liệu
'

Qcoc   .(0,85. f c . Ac  f y . As )

- Bảng tính tốn sức chịu tải của cọc theo vật liệu :
Tên gọi các đại lượng
Kí hiệu
Mác bê tơng chế tạo cọc

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 20

Giá trị Đơn vị
M300

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Thép chế tạo cọc

Đường kính cọc thiết kế
Đường kính cốt thép
Số thanh thép thiết kế
Diện tích phần bê tơng
Diện tích phần cốt thép
Hệ số uốn dọc
Cường độ chịu nén của bê tơng
Cường độ chịu kéo của thép
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

D
d
nthanh
Ac
As

fc '
fy
Qvl

AII
1 m
28 mm
16 Thanh
1.77 m2
0.0088 m2
0.9
24000 KN/m2
420000 KN/m2
35754.75 KN


2.5.2. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền.
- Bảng số liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi cơng cọc khoan nhồi
Cao


C
độ
Su
SPTtb
(độ) (Kn/m2) (kpa)
h
đỉnh
STT
Loại đất
e (số búa/ kN/m3
(m) lớp
30cm)
đất
(m)
Sét pha màu vàng lẫn sỏi sạn,
Lớp 1
7
+9.1 0.916 6.7
18.9 15023 14.7 101
trạng thái dẻo mềm
Sét pha màu xám xanh,
Lớp 2
8
+1.1 0.811 27

17.8 11027 13.7 98.7
trạng thái dẻo
Sét màu nâu đỏ đốm xám xanh,
Lớp 3
10 -6.9 0.459 50
21.4 23047 43.6 131.2
trạng thái cứng
Cát pha màu xám,
Lớp 4
-16.9 0.727 34
26.6 15023 35
tráng thái nửa cứng
Các thơng số kỹ thuật của cọc:
Đường kính cọc D = 1m
Diện tích tiết diện cọc As = 3.14*12/4 = 0.785 m2
Chiều dài cọc L = 30m
Chiều dài cọc chơn trong đất: L1 = 30m
Chi vi cọc P = 3.14*1= 3.14m
Sức chịu tải của cọc được tính theo cơng thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-05 )
QR=pqQP+qsQS
với:
SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 21

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG
Qp = qp Ap
Qs = qs As

trong đó:
Qp

=

sức kháng mũi cọc (N)

Qs

=

sức kháng thân cọc (N)

qp

=

sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

qs

=

sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

As


=

diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

Ap

=

diện tích mũi cọc (mm2)

qp =

hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng
10.5.5-3 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức
kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét qp = 0.55.

qs =
hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3
dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc
và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét qs = 0.65, Đối với đất cát qs = 0.55.
- Bảng tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền :
STT

Loại đất

Sét pha màu vàng lẫn sỏi sạn,
trạng thái dẻo mềm
Sét pha màu xám xanh,
2

trạng thái dẻo
Sét màu nâu đỏ đốm xám xanh,
3
trạng thái cứng
Cát pha màu xám,
4
tráng thái nửa cứng
Sức kháng thân cọc
1

Li
(m)

qs
As
Su
Qs
α (kN/m2
2 SPT
m
(Mpa)
(KN)
)

6.62 29.2 6.7
8

37.68 27

10


47.1

101

0.5

50.5

98.7 0.5 49.35

50 131.2 0.5

5.19 15.39 34

-

65.6

-

85

Qthan

φqs.Qs
(KN)

1622.1


1054.4

2046

1329.9

3398.7

2209.1

1308.15 850.296
5443.698

Sức kháng mũi cọc:
Do mũi cọc đặt vào lớp đất cát theo 10.8.3.4.3-1, ta có:
Theo Reese và Wright, qp = 0.064 N đói với chỉ số SPT N <60
Vậy, mũi cọc đặt vào tầng đất có SPT = 34, nên:
qp = 0,064×34 = 2.176 Mpa = 2176 kN

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 22

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG


 qp  0.45

Qp =  qp ×AP × qp=0,45× 1,77×2.176×106=1,733×106 N= 1733kN.
=> sức kháng tính tốn của cọc theo đất nền là:
Q = 5443.698+1733 = 7176.698 (KN).
Vậy : Sức chịu tải tính tốn của cọc :
Qcoc = Min(Qr ; Qvl ) = Min(7176.698; 35754.75 ) = 7176.698 (KN).
2.5.3. Tính tốn số cọc trong móng.
n  .

P
Qcoc

Trong đó :
+)  : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của
mơmen với móng cọc đài thấp ta lấy  = 1,5
+) Qcoc : Sức chịu tải tính tốn của cọc :
Qcoc = 7176.698 KN.
+) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 17514.4 (KN)
n  1. 5.

17514.4
= 3.66(cọc)
7176.698

Số cọc bố trí trong móng là n = 6 (cọc) . Bố trí thành 2 hàng mỗi
hàng 3 cọc

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC TRONG MĨNG
IV. DỰ KIẾN BIỆN PHÁP THI CƠNG

1. Thi cơng trụ.
1. Bước 1: Thi cơng hệ khung vòng vây cọc ván thép

SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 23

Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

- Chuẩn bị vật tư máy móc thi cơng
- Đóng cọc định vị
- Lắp đặt hệ khung chống . Dùng búa rung kết hợp với cẩu trên xà lan 400T
- Đọng cọc ván thép tới cao độ thiết kế
2. Bước 2: Rung hạ ống vách
- Bơm cát vào trong hệ khung vây đến cao độ thiết kế
- Định vị tim cọc
- Khoan cọc bằng máy khoan tới cao độ thiết kế
- Trong q trình khoan kết hợp với việc rung hạ ống vách bằng búa rung
DZ45
3. Bước 3 : Thi cơng cọc khoan nhồi
- Vệ sinh lỗ khoan , lắp đặt lồng cốt thép
- Đổ bê tơng cọc khan nhồi
- Cọc được khoan từng hang một, khoan hang giữa trước, hang ngồi sau
4. Bước 4: Đào đất trong vòng vây cọc ván
- Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi

- Di chuyển máy móc ra khỏi vị trí thi cơng
- Dùng máy xúc kết hợp thủ cơng đào đất ra khỏi hố móng
5. Thi cơng bệ móng
- Đổ lớp bê tơng bịt đáy
- Hút nước trong hố móng
- Tiến hành cắt ống vách, Đập đầu cọc, Vệ sinh đầu cọc
- Đổ lớp bê tơng bịt đáy dày 1.5m
- Lắp dựng ván khn, cốt thép bệ trụ
- Đổ bê tơng bệ trụ đến cao độ thiết kế bằng máy bơm bê tơng
6.Thi cơng thân trụ
- Đắp đất hố móng đến cao độ tự nhiên
- Lắp dựng ván khn, văng chống , cốt thép thân trụ
- Đổ bê tơng thân trụ
- Chờ bê tơng đạt cường độ tiến hành tháo ván khn
- Hồn thiện trụ
2. Thi cơng mố.
Mố cầu được bố trí đối xứng và được thi cơng trong điều kiện khơng ngập
nước do đó ta đề xuất biện pháp thi cơng mố như sau :
Bước 1 : Chuẩn bị mặt bằng
- Chuẩn bị vật tư máy móc thi cơng
- Xác định phạm vi thi cơng , định vị tim mố
- Dùng máy ủi kết hợp thủ cơng ủi mặt bằng thi cơng mố đến cao độ thiết
kế
Bước 2 : Thi cơng cọc
- Định vị tim các cọc
- Tiến hành khoan cọc tới cao độ thiết kế
SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 24


Lớp :Cầu Hầm- K48


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG

Bước 3 : Thi cơng bệ mố
- Đào đất hố móng tới cao độ thiết kế
- Rải lớp bê tơng tạo phẳng dày 15cm
- Tiến hành đập đầu cọc và uốn cốt thép đầu cọc
- Làm sạch hố móng, Lắp dựng đà giáo, ván khn, cốt thép bệ móng
- Đổ bê tong bệ móng
- Tháo rỡ ván khn , thanh chơng bệ
Bước 4 : Thi cơng các bộ phận mố
- Lắp dựng đà giáo , ván khn, cốt thép thân mố
- Đổ bê tong thân mố
- Lắp đựng đà giáo, ván khn, cốt thép các bộ phận tường thân, tường
cánh mố
- Đổ bê tong tường thân , tường cánh mố
- Tháo dỡ ván khn , đà giáo và các kết cấu phụ tạm
- Hồn thiện mố
3. THI CƠNG KẾT CẤU NHỊP CHÍNH.
Kết cấu nhịp dàn có các thanh dàn chế tạo tại nhà máy dưới dạng các thanh
cấu kiện, các bản nút và các bu lơng liên kết. Được chở đén cống trường, trên cơng
trường tổ chức lắp ráp thành kết cấu nhịp dàn. Tổ chức bãi xếp cấu kiện bãi này
phải được kê cao, khi xếp cấu kiện phải lần lượt thứ tự. Cấu kiện lắp trước xếp
sau, cấu kiện lắp sau xếp trước.
Đối với cơng trình này do nước sâu, sơng có u cầu thơng thuyền do vậy ta
tiến hành thi cơng theo phương pháp lao kéo dọc.

Bước 1 :
Tạo mặt bằng cơng trường
Lắp dựng các thiết bị phục vụ cho lắp dàn
Tiến hành làm đường trượt cho dàn.
Lắp đà giáo mở rộng trụ
Lắp kết cấu nhịp trong bờ .
Bước 2:
Sử dụng tời kéo, múp di động kéo dọc dàn
Lắp mũi dẫn dài 30m.
Lao dầm thép
SVTH: PHẠM THẾ VINH

Trang 25

Lớp :Cầu Hầm- K48