Bai giảng chuyen dề cầu

NỘI DUNG MÔN HỌC Bài 1 : Các vấn đề chung về công trình cầu: mục đích và ý nghĩa của việc lập dự án đầu tư xây dựng công trình cầu, các tải liệu liên quan cần thiết cho quá trình lập dự

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM

CHUYÊN ĐỀ CẦU LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU

Trang 2

CHUYÊN ĐỀ CẦU

Ấn bản 2014

Trang 3

MỤC LỤC I

MỤC LỤC

MỤC LỤC I HƯỚNG DẪN IV BÀI 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH CẦU

1.1 Tài liệu về địa hình, địa chất, thuỷ văn

1.1.1 Tài liệu đo đạc , khảo sát địa hình:

1.1.2 Tài liệu khảo sát địa chất:

1.1.3 Tài liệu khảo sát, tính toán thuỷ văn:

1.2 Tài liệu về điều kiện kinh tế, xã hội

1.2.1 Điều kiện dân cư, kinh tế khu vực

1.2.2 Nhu cầu giao thông, vận chuyển, tình trạng giao thông khu vực

1.3 Yêu cầu về quy mô xây dựng :

1.3.1 Khổ cầu

1.3.2 Tải trọng

1.3.3 Khổ thông thuyền

1.3.4 Thời gian khai thác

CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI TẬP BÀI 2 : CÁC LOẠI CẦU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG

2.1 Theo vật liệu

2.1.1 Cầu thép 2.1.2 Cầu BTCT

2.2 Theo sơ đồ tĩnh học

2.2.1 Cầu kiểu dầm (a,b) 2.2.2 Cầu kiểu vòm (c,d) 2.2.3 Cầu kiểu khung (e,f) 2.2.4 Cầu dây (g,h)

2.3 Theo phương tiện qua cầu

2.3.1 Cầu bộ hành: Dành riêng cho người đi bộ vượt qua các đường khác 2.3.2 Cầu ô tô : Dành riêng cho phương tiện ô tô

2.3.3 Cầu xe lửa, xe điện: Dành cho tàu hỏa, xe điện chạy trên ray

2.4 Xác định các kích thước cơ bản của cầu

2.4.1 Các kích thước cơ bản 2.4.2 Xác định các cao độ cuả cầu 2.4.3 Xác định chiều dài cầu 2.4.4 Phân chia chiều dài nhịp 2.4.5 Thiết kế mặt cắt ngang cầu 2.4.6 Xác định kích thước và số lượng cọc móng

CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI 3: CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU

3.1 Kết cấu nhịp cầu

3.1.1 Hệ mặt cầu 3.1.2 Dầm chủ 3.1.3 Dầm ngang

3.2 Gối cầu

Trang 4

MỤC LỤC II

3.2.1 Gối cao su 3.2.2 Gối thép bản

3.2.3 Gối thép tiếp tuyến 3.2.4 Gối thép con lắc 3.2.5 Gối thép con lăn 3.2.6 Gối cố định- gối di động

3.3 Mố trụ cầu

3.3.1 Mố nhẹ (thân cọc, thân tường) 3.3.2 Mố kiểu tường:

3.3.3 Mố chữ U : 3.3.4 Mố vùi:

3.3.5 Trụ thân đặc 3.3.6 Trụ thân hẹp 3.3.7 Trụ thân cột 3.3.8 Trụ thân cọc

4.1 Tải trọng để thiết kế cầu

4.1.1 Trọng lượng bản thân kết cấu (tĩnh tải) 4.1.2 Tải trọng ô tô

4.1.3 Tải trọng xe lửa 4.1.4 Tải trọng người đi bộ 4.1.5 Các hệ số của tải trọng

4.2 Xác định nội lực trong các bộ phận của cầu

4.2.3 Nội lực tiêu chuẩn và nội lực tính toán

4.3 Bố trí vật liệu cho các tiết diện chịu lực

4.4 Tính toán kiểm tra điều kiện làm việc của tiết diện

4.4.1 Các trạng thái giới hạn của tiết diện 4.4.2 Kiểm tra theo điều kiện cường độ và ổn định 4.4.3 Kiểm tra theo điều kiện sử dụng:

CÂU HỎI ÔN TẬP

BÀI 5: LẬP DỰ TOÁN CHI PHÍ CHO PHƯƠNG ÁN CẦU

5.1 Khái toán khối lượng công trình

5.1.4 Công tác đào đắp đất, khoan lỗ cọc 5.1.5 Phần công trình phụ trợ phục vụ thi công

5.2 Phân tích khối lượng hao phí vật liệu, nhân công, ca xe máy

Trang 5

5.3 Phân tích đơn giá cấu thành cho mỗi đơn vị khối lượng công việc

5.3.1 Giá vật liệu đến chân công trình

5.4 Tính chi phí xây dựng công trình

5.5 Tính tổng mức đầu tư công trình

5.5.2 Chi phí tư vấn

5.5.4 Chi phí thiết bị 5.5.5 Chi phí khác 5.5.6 Chi phí dự phòng

CÂU HỎI ÔN TẬP

BÀI 6: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH CẦU

6.1 Tác động của công trình tới môi trường tự nhiên

cầu

6.2 Tác động của dự án tới môi trường xã hội

6.2.1 Sự thuận tiện của giao thương ảnh hưởng tới phát triển kinh tế

vùng 6.2.2 Tạo điều kiện thuận lợi cho thu hút dân cư

6.3 Tác động của môi trường tự nhiên tới công trình

6.4 Tác động của môi trường xã hội tới dự án

BÀI 7: SO SÁNH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN :

7.1 Các chỉ tiêu để so sánh đánh giá phương án cầu

7.2 Theo phương pháp phân loại

7.3 Theo phương pháp cho điểm

PHỤ LỤC : BẢNG TRA CÁC CHỈ TIÊU CHỊU LỰC CỦA ĐẤT

Trang 6

NỘI DUNG MÔN HỌC

Bài 1 : Các vấn đề chung về công trình cầu: mục đích và ý nghĩa của việc lập dự án

đầu tư xây dựng công trình cầu, các tải liệu liên quan cần thiết cho quá trình lập dự

án và các yêu cầu về quy mô dự án cần điều tra, nghiên cứu

Bài 2 : Các loại cầu và phạm vi áp dụng: giới thiệu các loại cầu theo vật liệu, theo sơ

đồ tĩnh học, ưu nhược điểm của chúng và khả năng có thể áp dụng chúng trong dự

án

Bài 3 : Cấu tạo các bộ phận của cầu: các kích thước cơ bản, các kích thước chi tiết

của cầu nhằm hướng dẫn người học lựa chọn, xác định các kích thước của cầu

Cách xác định các cao độ của kết cấu nhịp, mố trụ, nền móng, xác định chiều dài cầu, chiều dài các nhịp cầu, xác định mặt cắt ngang cầu, số lượng cọc trong móng…

Bài 4 : Kiểm tra năng lực chịu lực của cầu: các quy định về tải trọng để tính toán

cầu, các giả thiết trong tính toán cầu và các nội dung cần kiểm tra để đảm bảo cầu khai thác bền lâu và an toàn

Bài 5:Lập dự toán cho chi phí phương án cầu nhằm xác định giá thành phương án,

bao gồm việc khái toán khối lượng, lập giá và giá thành theo các quy định của cơ quan quản lý xây dựng Nhà nước

Bài 6 :Đánh giá tác động môi trường của dự án đầu tư xây dựng công trình cầu: phân

tích các tác động tích cực và tiêu cực của dự án tới môi trường, của môi trường tới dự

án và các giải pháp nhằm hạn chế các tác động tiêu cực giữa dự án và môi trường

Bài 7 : So sánh lựa chọn phương án: các chỉ tiêu để so sánh đánh giá phương án đầu

tư công trình cầu, các phương pháp đánh giá và lựa chọn phương án theo các mục tiêu đã đề ra

KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ

Các kiến thức về lý luận thiết kế cầu (môn Tổng luận cầu), về mố trụ cầu, về cầu thép, về cầu BTCT, về lập dự toán công trình

YÊU CẦU MÔN HỌC

Người học phải dự học đầy đủ các buổi lên lớp và làm Tiểu luận môn học nộp cho giáo

viên môn học

CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC

Để học tốt môn này, người học cần ôn tập các bài đã học, trả lời các câu hỏi và làm đầy đủ bài tập; đọc trước bài mới và tìm thêm các thông tin liên quan đến bài học

Trang 7

MỤC LỤC V

Đối với mỗi bài học, người học đọc trước mục tiêu và tóm tắt bài học, sau đó đọc nội dung bài học Kết thúc mỗi ý của bài học, người đọc trả lời câu hỏi ôn tập

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

Môn học được đánh giá gồm:

- Điểm quá trình: 30% Hình thức và nội dung do Giảng Viên quyết định, phù hợp với quy chế đào tạo và tình hình thực tế tại nơi tổ chức học tập: bao gồm viết tiểu luận hoặc làm bài kiểm tra giữa kỳ

- Điểm thi: 70% Hình thức bài thi tự luận trong 90 phút Nội dung gồm 2-3 câu hỏi

lý thuyết và làm một bài tập

Trang 8

Chuyên đề cầu : Lập DAĐT công trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng

Trong quá trình xây dựng, lập dự án đầu tư là bước mở đầu để thể hiện ý tưởng đầu

tư Trong nội dung dự án đầu tư đã biểu thị được nhu cầu đầu tư, sự cần thiết phải đầu

tư, quy mô đầu tư và đánh giá hiệu qủa của đầu tư

Với dự án đầu tư, người quyết định đầu tư có thể thấy được dự án sắp đầu tư có thực

sự phù hợp với quy hoạch như thế nào, dự án đầu tư có hiệu quả về các mặt như thế

nào, những ảnh hưởng của dự án đầu tư tác động đến môi trường tự nhiên, môi trường

xã hội như thế nào

Nhờ có dự án đầu tư mà công tác chuẩn bị đầu tư có cơ sở tiến hành như chuẩn bị

mặt bằng, chuẩn bị nguồn vốn, chuẩn bị thiết bị và nhân lực sẽ huy động cho dự án Sự

chuẩn bị đầu tư tốt sẽ tạo điều kiện thuận lợi, ổn định cho quá trình đầu tư, hạn chế

được các rủi ro phát sinh trong quá trình đầu tư

Công trình cầu được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu lưu thông của người và các

phương tiện, giúp cho sự phát triển kinh tế và đời sống dân sinh xã hội Công trình cầu

có ý nghĩa to lớn và quyết định trong việc lưu thông của tuyến đường Công trình cầu

tiêu tốn một số tiền rất lớn, quá trình thi công nhiều khó khăn, phức tạp và thời gian thi

công dài Việc lập dự án đầu tư cho công trình cầu là vô cùng cần thiết vì những lý do

trên

BÀI 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ

CÔNG TRÌNH CẦU

Xây dựng cầu phải trên cơ sở phù hợp với các điều kiện tư nhiên và điều kiện kinh tế

xã hội Kết cấu công trình phải bền vững, lâu dài và đáp ứng được yêu cầu của khai

thác Muốn như vậy nền móng phải vững chắc, ổn định, vật liệu sử dụng cho kết cấu

phải bền chắc và phù hợp về kinh tế

Trong quá trình thi công có thể xảy ra các khó khăn, các sự cố do điều kiện địa chất

bất thường gây ra, trong quá trình khai thác có thể xuất hiện các hư hỏng do môi trường

tự nhiên gây ra Chất thải sinh hoạt và cách thức khai thác của con người có thể gây hư

hỏng, nguy hại cho công trình

Tất cả những điều kiện về tự nhiên và xã hội có thể ảnh thưởng tới công trình và quá

trình xây dựng công trình cần phải được nắm rõ để trù liệu trước, để tính toán,thiết kế

cho phù hợp Các tài liệu để làm căn cứ lập dự án đầu tư xây dựng cầu cần được khảo

sát, thu thập trước khi tiến hành lập dự án

1.4 Tài liệu về địa hình, địa chất, thuỷ văn

1.4.1 Tài liệu đo đạc , khảo sát địa hình:

Tài liệu về địa hình do các đơn vị tư vấn khảo sát chuyên nghiệp đo đạc thể hiện đày

đủ dưới dạng bình đồ, bản vẽ trắc dọc, trắc ngang khu vực dự án

Bình đồ khu vực xây dựng cầu cần thể hiện chi tiết với tỷ lệ 1/500 -:- 1/1000 Trên

đó cần thể hiện rõ đường đồng mức (chênh 0,5m), các vật kiến trúc và tình trạng địa

mạo hiện hữu Cần có bản vẽ chi tiết về mốc đo đạc, thể hiện tọa độ mốc theo GPS, cao

độ mốc và mối liên quan tới địa vật xung quanh

Trắc dọc địa hình thể hiện tỷ lệ 1/1000, chiều dài ra khỏi mốc dự án từ 100-200m

Trang 9

Trắc ngang theo cọc địa hình tỷ lệ 1/200, rộng về mỗi bên của tim tuyến 50-100m,

cự ly trên cạn 25-50m một cọc và dưới nước 15-20m một cọc

Các tài liệu này cùng với thuyết minh khảo sát đóng thành tập Hồ sơ báo cáo kết quả khảo sát

1.4.2 Tài liệu khảo sát địa chất:

Tài liệu về khảo sát địa chất phải do đơn vị tư vấn khảo sát chuyên nghiệp thực hiện với độ chính xác và tin cậy cao Việc khảo sát địa chất công trình cầu phải thực hiện tới

độ sâu hơn chiều sâu đặt móng dự kiến bằng 6 lần khoảng cách giữa tim các cọc ngoài Thực hiện thí nghiệm SPT với khoảng cách 2m/ lần và thí nghiệm nén ngang để xác định sức chịu tải của cọc móng

Các mẫu đất nguyên trạng được đưa về phòng thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu cơ

lý của đất như sức chống cắt, góc nội ma sát v.v…

1.4.3 Tài liệu khảo sát, tính toán thuỷ văn:

Tài liệu khảo sát thủy văn như mực nước, lưu tốc cần phải được thu thập và đánh giá đày đủ Các tài liệu này có thể thu thập từ các trạm thủy văn trong vùng hay các tài liệu lưu trữ

Việc tính toán lưu lượng với tần xuất quy định ( P%=1%-2%) và mức xói lở sau khi xây dựng cầu là cần thiết cho việc thiết kế nền, móng công trình

Cần phải tính toán mực nước dâng trước cầu theo lưu lượng lớn nhất để ấn định chiều cao đáy dầm, tránh cho cầu bị ngập khi có lũ

1.5 Tài liệu về điều kiện kinh tế, xã hội

1.5.1 Điều kiện dân cư, kinh tế khu vực

Điều tra điều kiện dân cư, kinh tế trong vùng dự án để có ý tưởng về quy mô công trình thích hợp như chiều rộng cầu, số làn xe, tải trọng thiết kế của cầu nhằm đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế, dân sinh trong giai đoạn tương lai

Điều tra tình trạng dân cư khu vực dự án còn có tác dụng để xử lý vấn đề tái định

cư, vấn đề tác động của dự án tới đời sống dân cư trong vùng

Tài liệu điều tra về dân cư, kinh tế bao gồm:

- Số lượng dân cư chịu ảnh hưởng của dự án

- Các dân tộc thiểu số trong vùng, trình độ văn hóa của dân cư

- Các nghề nghiệp chính mà các bộ phận dân cư đang sinh sống

- Sản lượng các sản vật chính trong vùng và nhu cầu trao đổi sản vật đó

1.5.2 Nhu cầu giao thông, vận chuyển, tình trạng giao thông khu vực

Cần điều tra về tình trạng giao thông trong vùng để có sự kết nối giữa dự án với hệ thống giao thông xung quanh Các tài liệu điều tra cần thể hiện:

- Hệ thống cầu đường trong vùng dự án và tình trạng hiện hữu;

- Nhu cầu vận chuyển, nhu cầu giao thương trong khu vực dự án;

- Các điểm đấu nối, các điểm khống chế mà dự án sắp đầu tư phải đi qua

Trang 10

Chuyên đề cầu : Lập DAĐT cơng trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng

1.6 Yêu cầu về quy mơ xây dựng :

Qua các tài liệu điều tra, khảo sát phải xác định

được mục tiêu và quy mơ của dự án thể hiện qua các

yếu tố sau:

1.6.1 Khổ cầu

Khổ cầu bao gồm số làn xe, chiều rộng mỗi làn xe,

chiều rộng vỉa hè cho người đi bộ, chiều rộng dành cho

lan can dự kiến

Với các cầu trên đường từ liên huyện, liên tỉnh và

đường quốc lộ tối thiểu phải cĩ hai làn xe (2x3,6m) Với

các cầu nơi thị tứ cĩ đơng dân cư phải làm lề bộ hành

hai bên, rộng tối thiểu 2x1,0m cao khác mức với phần

xe chạy; với cầu nơi trống vắng xa dân cư cĩ thể làm phần người đi bộ cùng mức với phần xe chạy

Nếu lề bộ hành khác mức cĩ thể làm lan can dạng “hàng rào”, cịn với lề bộ hành cùng mức nhất thiết phải làm gờ chắn lan can dạng “con lươn” để ngăn xe khơng lao ra ngồi

Khổ cầu đường sắt quy định áp dụng với đầu máy điện, khổ đường tiêu chuẩn

1435mm Nếu khổ đường sắt đơi thì tim hai khổ đường cách nhau 4000mm

B – Chiều rộng phần xe chạy

T – Chiều rộng viả hè

G – Bố trí thiết bị cuả đường

Hình 1-2 Khổ giới hạn trên cầu đường ơ tơ

Tĩnh không trên cầu

Hình 1-1 Khổ giới hạn trên cầu

Hình 1-3 Khổ giới hạn trên cầu đường sắt

Trang 11

Chuyên đề cầu : Lập DAĐT cơng trình cầu TS Nguyễn Quốc Hùng

Theo chiều ngang Theo chiều

đứng Sơng Kinh

1.6.4 Thời gian khai thác

Thời gian khai thác được xác định đối với cầu vĩnh cửu là 100 năm, cầu bán vĩnh cửu

là 50 năm và cầu tạm là 25 năm

CÂU HỎI ƠN TẬP:

1- Các tài liệu căn cứ cần thiết để lập dự án đầu tư xây dựng cầu ? Nguồn tài liệu cĩ

từ đâu?

2- Quy mơ xây dựng cầu căn cứ vào đâu ? Nhằm mục tiêu gì ? Nội dung của những yêu cầu về quy mơ xây dựng của cầu ?

3- Khổ cầu và khổ thơng thuyền của cầu giống và khác nhau ở những điểm nào ?

Hình 1-4 Khổ thơng thuyền dưới cầu

Tĩnh không dưới cầu

Trang 12

BÀI 2 : CÁC LOẠI CẦU VÀ PHẠM

VI ÁP DỤNG

2.1 Theo vật liệu

2.1.1 Cầu thép

Cầu thép là loại cầu có kết cấu nhịp bằng thép, dạng dầm hay dạng dàn Cầu thép có

ưu điểm là vượt được khẩu độ lớn với tải trọng nặng do vật liệu có cường độ cao, tĩnh tải nhẹ và dễ thi công Cầu thép có nhược điểm là dễ bị gỉ, phải có chi phí bảo quản lớn và vật liệu thép đắt tiền

Hệ thống cầu thép gồm các dạng sau :

2.1.2 Cầu BTCT

Cầu BTCT có kết cấu nhịp bằng bê tông cốt thép Bê tông là loại vật liệu chịu nén tốt, cốt thép đặt trong bê tông tham gia chịu phần lực kéo Kết cấu BTCT chịu lực tốt (đặc biệt là kết cấu BTCT dự ứng lực), bền theo thời gian và rẻ tiền Cầu BTCT có nhược điểm là tĩnh tải nặng, với các dạng dầm giản đơn thì không thể vượt được khẩu độ lớn

Bản BTCT là một phần của mặt cắt chịu lực

DÀN THÉP

Cấu tạo từ nhiều cấu kiện dạng thanh Có tự trọng nhỏ nên vượt được khẩu

Trang 13

2.2 Theo sơ đồ tĩnh học

2.2.1 Cầu kiểu dầm (a,b)

2.2.1.1 Cầu dầm giản đơn (a): các dầm có hai gối tại hai đầu

nhịp, dầm chịu uốn và chịu cắt

2.2.1.2 Cầu dầm mút hẫng: Các dầm chính có đầu mút hẫng ra,

trên đó có kê các dầm phụ của nhịp đeo, do đó vượt được khầu độ lớn hơn nhịp giản đơn

2.2.1.3 Cầu dầm liên tục (b): nhiều nhịp nối liền nhau, trên đỉnh

trụ chỉ có một hàng gối Nội lực các nhịp có ảnh hưởng

Trang 14

lẫn nhau nên momen âm sinh ra trên các mặt cắt đỉnh trụ làm giảm momen dương tại các mặt cắt giữa nhịp

2.2.2 Cầu kiểu vòm (c,d)

2.2.2.1 Kiểu vòm đặc : thân vòm là khối đặc, chịu momen và lực

cắt Tĩnh tải vòm lớn nên vượt qua khẩu độ không lớn

2.2.2.2 Kiểu vòm dàn : thân vòm dạng dàn (rỗng) nên tĩnh tải

phân bố nhỏ, nhịp vượt khầu độ lớn Cấu tạo rất phức tạp

2.2.2.3 Vòm có lực đảy ngang và vòm không có lực đảy ngang

(vòm dầm): Loại chân vòm ngàm vào mố, trụ, lực đảy ngang do chân vòm sinh ra tác động vào mố trụ

Trang 15

Loại vòm có thanh căng ở chân, chịu toàn bộ lực ngang nên

mố, trụ chỉ chịu phản lực thẳng đứng như kết cấu dầm

2.2.3 Cầu kiểu khung (e,f)

2.2.3.1 Khung siêu tĩnh(e) (cổ điển) : Thân khung và chân khung

ngàm cứng thành một khối Chân khung ngàm cứng vào

mố trụ, khi phát sinh lực đảy ngang mố trụ phải chịu

2.2.3.2 Khung tĩnh định (f) : Dầm và trụ gắn cứng với nhau

nhưng đầu dầm tự do nên trụ chịu uốn như một thanh conson chữ T Có các dầm giản đơn gác lên đầu cánh hẫng nên tạo thành nhịp vượt qua khẩu độ lớn

2.2.4 Cầu dây (g,h)

Trang 16

2.2.4.1 Cầu dây võng (g)-(cầu treo) : Dây chịu lực chủ yếu Lực

từ dầm thông qua các dây treo truyền tải lên dây chủ Là

hệ thống mềm nên dầm phải chịu các biến dạng rất lớn

Hệ thống ổn định động học rất kém

2.2.4.2 Cầu dây xiên (h) –(dây văng) : dầm cứng có tăng cường

thêm các dây căng xiên để truyền tải lên trụ tháp Các điểm neo dây giống như các trụ đỡ nên làm giảm momen trong dầm chủ Phản lực dây xiên có thành phần nằm ngang nén dầm chủ lại, có tác dụng như tạo dự ứng lực Dầm chủ thích hợp với vật liệu bằng BTCT

2.3 Theo phương tiện qua cầu

2.3.1 Cầu bộ hành: Dành riêng cho người đi bộ vượt qua các đường khác

Trang 17

2.3.2 Cầu ô tô : Dành riêng cho phương tiện ô tô

2.3.3 Cầu xe lửa, xe điện: Dành cho tàu hỏa, xe điện chạy trên ray

2.4 Xác định các kích thước cơ bản của cầu

2.4.1 Các kích thước cơ bản

Trang 18

Mực nước lớn nhất (MNLN- hình vẽ là HW), còn gọi là mực nước thiết kế là mực nước cao nhất xác định theo tần suất p% đối với từng loại cầu Với cầu vĩnh cửu p=1%; cầu bán vĩnh cửu p=2%; cầu tạm p=4%

Để có mực nước này phải dùng phương pháp xác suất thống kê từ các số liệu quan trắc, tính theo lưu vực sông ứng với lượng mưa lớn nhất, trong đó phải kể đến mức nước dâng trước cầu do dòng chảy bị thu hẹp

MNLN dùng để thiết kế khẩu độ cầu, tính toán xói lở lòng sông để đảm bảo cầu ổn định lâu dài

Mực nước thấp nhất (MNTN) là mực nước cạn nhất trên sông, mực nước này dùng trong thiết kế cao độ đáy bệ cọc hoặc thiết kế thi công

Mực nước thông thuyền (MNTT) là mực nước mà thuyền bè có thể đi lại an toàn trên sông Mực nước này được căn cứ trên lưu tốc của sông mà thuyền bè có thể đi lại được (thường dưới 2 m/giây) Đối với các sông vùng Nam Bộ do lưu tốc quanh năm không lớn nên thuyền bè có thể đi lại được ngay cả trong mùa lũ, vì thế MNTT cũng chính là MNLN

Nhịp thông thuyền là nhịp dành cho thuyền bè qua lại trên sông Nhịp thông thuyền phải bố trí nơi nước sâu để số ngày thông thuyền trong năm được nhiều Chiều rộng nhịp thông thuyền là khoảng trống bên trong các kết cấu trụ, đảm bảo thuyền bè đi lại

an toàn, nghĩa là phải đảm bảo khổ thông thuyền dưới cầu theo quy định của TCVN 5664-1992

Chiều dài cầu (Lcầu) là khoảng cách tính đến hai đuôi mố cầu, tức là bằng chiều dài các mố cộng với tổng chiều dài các nhịp, kể cả khe co dãn : Lcầu=2 x Lmố+Lnhịp+ khe co

Chiều dài nhịp (L1, L2 , L3 ) là khoảng cách tới hai đầu mút của các nhịp Nếu khoảng cách tính tới hai tim gối của nhịp gọi là chiều dài tính toán (Ltt) của nhịp

2.4.1.7 Chiều cao cầu

Là khoảng cách từ mặt đường xe chạy tới MNTN

Là khoảng cách từ mặt đường xe chạy tới vị trí thấp nhất của kết cấu nhịp

Là khoảng cách từ mép trên cùng của kết cấu nhịp tới điểm thấp nhất của kết cấu nhịp

2.4.2 Xác định các cao độ cuả cầu

Cao độ đáy dầm ở nhịp thông thuyền phải đảm bảo nước không ngập đáy dầm, cây trôi không vướng mắc và đảm bảo khổ thông thuyền

Theo điều kiện thứ nhất đáy dầm phải cao trên mực nước lớn nhất là 0,5m (sông đồng bằng) và trên mực nước cao nhất 1,0m (sông miền núi):

Trang 19

Hđd = MNLN +0,5m (hoặc +1,0m)

Theo điều kiện thứ hai đáy dầm phải cao hơn mực nước thông thuyền bằng chiều cao thông thuyền quy định (hth) :

Hđd = MNTT + hth

Chọn cao độ nào lớn hơn làm chiều cao đáy dầm tại nhịp thông thuyền

Tại nhịp bờ (tại mố) đáy dầm phải cao hơn MNLN là 0,5m Nếu lấy cao độ tối thiểu này mà độ dốc dọc của nhịp biên lớn hơn 4% thì phải nâng cao độ đáy dầm tại mố lên

)

245(

 



Trong đó:

 Trọng lượng riêng của đất

B- Chiều rộng (vuông góc với lực ngang H) của bệ cọc

Cao độ bệ trụ: nếu là trụ trên bãi thì đỉnh bệ nằm dưới mặt đất còn trụ dưới sông thì đáy bệ phải dưới MNTN tối thiểu 0,5m để không hở cọc

Với móng khối trên nền tự nhiên thì đáy bệ móng phải đặt vào lớp đất cứng đủ chịu lực, nếu đặt vào đá thì phải sâu dưới mặt lớp đá 0,5m để loại bỏ lớp phong hóa trên mặt

đá

Cao độ mũi cọc phải nằm vào lớp đất cứng và chiều dài cọc phải đủ đủ chịu lực

Chiều dài cọc tối thiểu > 6m và chiều dài cọc không quá 100.a với a là đường kính hoặc kích thước cạnh cọc Thông thường mũi cọc đóng phải tới lớp đất có chỉ số SPT, N=30 và cọc khoan nhồi phải vào lớp đất có chỉ số SPT, N=50

2.4.2.4 Các cao độ khác tính ra theo kích thước kết cấu Cao độ mặt cầu: sau khi xác định chiều dài nhịp sẽ chọn được chiều cao dầm và chọn được chiều dày bản mặt cầu, chiều dày lớp phủ, khi đó cao độ mặt cầu sẽ là :

Hmặt cầu= Hđáy dầm + hdầm+hb+hf Cao độ đỉnh trụ bằng cao độ đáy dầm trừ đi chiều cao gối, chiều cao đá kê gối:

Hđỉnh trụ=Hđáy dầm-hgối-hđá kê

2.4.3 Xác định chiều dài cầu

Chiều dài cầu phải đảm bảo đủ thoát nước và đảm bảo chiều cao đất đắp đường sau

mố không quá lớn

2.4.3.1 Theo MNLN

Để đảm bảo thoát nước chiều dài cầu cần lớn hơn mặt nước ở MNLN thêm

10%-:-20% do có các trụ chắn dòng chảy:

Trang 20

Lyêu cầu= LMNLN + 20% LMNLN 2.4.3.2 Theo chiều cao đắp đất đầu cầu Chiều cao đường đắp sau mố chỉ nên :

Hnền đắp < 3m nếu là mố thân cọc(chân dê)

L L



Từ chiều dài nhịp biên mỗi bên chọn khẩu độ nhịp thích hợp:

Khẩu độ nhịp biên nên hướng tới các khẩu độ định hình để có điều kiện mua dầm sau này nếu như cầu có bị hư hỏng Đối với dầm bê tông cốt thép dự ứng lực giản đơn có các chiều dài : 12,5m; 18,6m; 24,54m; 33m; và 40m (super T)

Với cầu dầm liên tục, chiều dài nhịp biên chọn trong khoảng (0,65-0,75) chiều dài nhịp giữa

Với cầu dầm mút hẫng có nhịp đeo, chiều dài phần hẫng nên bằng 0,6-:-0,7 chiều dài nhịp đeo (giản đơn)

Với cầu khung chữ T có nhịp đeo, chiều dài cánh hẫng khung chữ T bằng (0,6-:-0,7) chiều dài nhịp giản đơn

Sau khi bố trí các nhịp, tính lại chiều dài thực tế của cầu:

Lcầu= Lth+L bien

Từ chiều dài cầu và cao độ 3 điểm: mặt cầu tại giữa cầu và tại đỉnh hai mố, vẽ đường cong đi qua 3 điểm đó, xác định được trắc dọc cầu, cao độ mặt cầu tại các trụ và độ dốc dọc của các nhịp

Nếu cao độ tại mố làm cho độ dốc nhịp biên > 4% có thể thay đổi bán kính đường cong đứng này để sao cho đảm bảo độ dốc dọc nhịp biên Khi đó ta có cao độ mới của mặt cầu tại mố

Nếu thay đổi như thế làm cho nền đường đầu cầu quá cao có thể dịch mố về phía sau (kéo dài cầu), khi đó cần bố trí lại các nhịp biên và vẽ lại đường cong dọc cầu

Trang 21

MNTN

MNTT MNLN

i < 4%

B th

2.4.5 Thiết kế mặt cắt ngang cầu

Mặt cắt ngang cầu phụ thuộc số làn xe và chiều rộng lề bộ hành

Lề bộ hành có thể bằng với cao độ mặt đường xe chạy (cùng mức)

và phân cách với làn xe chạy bằng vạch sơn Dạng này áp dụng với

cầu ở nơi ít dân cư, hiếm người đi bộ

Dạng lề bộ hành cao hơn mặt đường xe chạy 30cm (khác mức) áp

dụng với cầu trong vùng đông dân cư

Lan can là bộ phận kết cấu ngăn xe và người lao ra ngoài cầu Với

kiểu lề bộ hành cùng mức lan can phải có khả năng ngăn cản xe đâm

va, lao ra ngoài cầu, vì thế phải thiết kế dạng con lươn bằng BTCT

Với kiểu lề bộ hành khác mức do có bờ vỉa hè cao 30cm nên xe

không leo lên được, lan can chỉ chắn giữ cho người đi bộ nên có thể

K- khổ cầu theo quy định của tiêu chuẩn thiết kế

T- chiều rộng lề bộ hành theo tiêu chuẩn thiết kế quy định

blc- chiều rộng gờ lan can theo kích thước thiết kế

Chiều dày bản mặt cầu không nhỏ hơn 18cm (22TCN 272-05) và không nên lớn hơn 20cm vì sẽ làm tăng tĩnh tải của cầu

Với các cầu dầm thép liên hợp bản BTCT để tăng chiều cao dầm có thể làm vút cao 5cm-:-20cm của bản BTCT để không làm tăng tĩnh tải cầu

Trang 22

Nếu ít dầm chủ, nội lực trong dầm chủ lớn do đó dầm chủ cao, to làm tăng tĩnh tải và khó thi công Mặt khác bản mặt cầu có khẩu độ lớn sẽ phải tăng chiều dày và thêm nhiều cốt thép

Nếu nhiều dầm chủ quá nội lực dầm chủ có thể nhỏ nhưng kích thước dầm chủ cũng không thể giảm quá mức do đó cũng tốn vật liệu và nhất là khối lượng thi công tăng bởi phải đúc nhiều dầm và cẩu lắp nhiều lần

Theo kinh nghiệm thì khoảng cách các dầm chủ chỉ nên trong khỏang 1,8m đến 2,6m

- Chiều dày sườn dầm bs= 18-20cm, đủ để bố trí các bó cốt thép dự ứng lực

- Chiều rộng bàu trên bbt= 40-:-60cm, đủ để chịu ứng suất kéo do khi nén dự ứng lực thớ dưới và đủ làm vai kê tấm đan BTCT làm ván khuôn thi công mặt cầu

- Chiều cao bàu trên hbt= 15-:-25cm để tạo diện tích đủ chịu ứng suất kéo do khi nén dự ứng lực thớ dưới

- Chiều rộng bàu dưới bd= 50-:-70cm, đủ để bố trí hết các bó cốt thép dự ứng lực

- Chiều cao bàu dưới hcd= 25-:-40cm, đủ để bố trí hết các bó cốt thép dự ứng lực

Với dầm thép:

- Chiều cao dầm chủ hd= (1/15-:-1/20)Ltt

- Chiều dày sườn dầm ts= (1/10:1/12,5) h s , với hs là chiều cao bản bụng

- Chiều dày cánh tc không nhỏ hơn 10mm; mỗi tập bản không dày quá 20mm; bản cánh không nhiều hơn 7 tập bản

- Chiều rộng cánh bc= (20-:-30)tc, nhưng phải nhỏ hơn (0,6-:-0,8m), với tc là chiều dày tập bản cánh

Với dầm thép liên hợp bản BTCT bản cánh trên chỉ cần đủ liên kết neo với bản bê tông, lực nén chủ yếu do bản bê tông chịu nên chiều rộng bản cánh trên bằng 200-:-300mm, chiều dày 12mm-:-20mm Bản cánh dưới có chiều dày và chiều rộng chọn sao cho có cường độ chịu lực tương ứng với phần bản BTCT

Với cầu liên tục và khung T thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng chiều cao mặt cắt giữa nhịp h= (1/12-:-1/20) Lgiữa; chiều cao mặt cắt trên trụ H=(1,8-:-2)h Với cầu khung T, chiều cao mặt cắt tại đầu khung bằng với chiều cao của nhịp giản đơn gác lên nó

Trang 23

Số lượng dầm ngang có liên quan tới độ cứng ngang của cầu nghĩa là ảnh hưởng tới

hệ số phân bố hoạt tải ngang cầu Nếu số dầm ngang quá ít, độ cứng ngang cầu nhỏ, các dầm khó phân bố hoạt tải cho nhau nên nội lực trong dầm chủ sẽ lớn Nếu số dầm ngang quá nhiều sẽ làm tăng tĩnh tải kết cấu nhịp, độ cứng ngang quá lớn dầm biên sẽ được phân bố nhiều hoạt tải nên bất lợi

Sẽ là hợp lý khi khoảng cách các dầm ngang là 3m-:-5m nếu là cầu dầm thép; là 6m-:- 8m nếu là cầu dầm BTCT Với cầu liên tục BTCT mặt cắt hình hộp chỉ có dầm ngang trên đỉnh trụ và trên đỉnh mố

Mặt cắt ngang dạng hình hộp có thể chọn một hộp hay nhiều hộp, một hộp hai vách hay nhiều vách (nhiều ngăn) tùy theo chiều rộng ngang cầu Với các cầu liên tục hay cầu khung các mặt cắt gần trụ chịu momen âm nên đáy hộp chịu nén lớn cần có chiều dày lớn Bản mặt cầu do phải bố trí các đường ống chứa bó cáp dự ứng lực nên cũng không quá mỏng Các kích thước của mặt cắt ngang hình hộp nên tham khảo :

- Chiều dày bản nắp (bản mặt cầu) : 0,3-0,5m , gần vách có thể mở nách tới 0,8m

- Chiều dày vách đứng: 0,3-0,5m; các mặt cắt gần trụ có thể mở rộng 0,8m

- Chiều dày bản đáy : 0,3-0,4m, các mặt cắt gần trụ có thể tăng lên 0,6-1,2m

- Chiều dài cánh hẫng (chía ra ngoài thành hộp): (0,20-0,3).Bc

Chiều cao đá kê gối là 5cm-:-20cm, thông thường là 10cm-:-15cm

Chiều rộng mũ mố trụ đủ để bố trí hàng gối và đá kê gối, cụ thể:

Trang 24

bo- chiều rộng gối cầu;

b1- khoảng cách từ mép gối đến mép đá kê (15cm-:-20cm);

ao- chiều dài gối cầu;

a1- khoảng cách từ mép gối tới mép đá kê (15-:-20cm);

a2- khoảng cách từ mép đá kê tới mép mũ mố (20-:-25cm);

a3- chiều dài từ tim gối tới đầu dầm: L< 12,5m là 0,15m; L< 18,6m là

0,20m; L< 24,54m là 0,25m; L< 33 là 0,3m

a4- chiều dài tường đỉnh mố (0,3m-:-0,35m);

- Khe hở giữa đầu dầm và tường mố (5cm-:-10cm)

Trang 25

Chiều dài mũ trụ đủ để bố trí gối kê hai đầu dầm và đảm bảo khe hở giữa hai đầu

dầm:

A trụ =2.a o /2 + 2.a 1 + 2.a 2 + a 3 + a’ 3 + 

Trong đó :

ao- chiều dài gối cầu;

a1- khoảng cách từ mép gối tới mép đá kê (15-:-20cm);

a2- khoảng cách từ mép đá kê tới mép mũ trụ (20-:-25cm);

a3- chiều dài từ tim gối tới đầu dầm nhịp thứ nhất : L< 12,5m là 0,15m; L< 18,6m là 0,20m; L< 24,54m là 0,25m; L< 33 là 0,3m

a’3 – như trên, với nhịp thứ hai

- Khe hở giữa hai đầu dầm (5cm-:-10cm)

Kích thước bệ móng phụ thuộc vào loại móng :

- Nếu móng khối trên nền thiên nhiên cần có đủ diện tích đáy móng để phân bố áp lực lên nền sao cho nhỏ hơn sức chịu tải của đất nền Chiều dày của bệ móng phải

đủ cứng để phân bố áp lực đều lên đáy móng, thường 2m-3m

- Nếu là móng cọc cần phải đủ kích thước để bố trí hết số cọc dự kiến Với móng cọc chế sẵn khoảng cách từ mép cọc tới mép bệ > 0,25m; khoảng cách giữa tim các cọc thẳng > 3d (d là đường kính hoặc kích thước cạnh cọc) Chiều dày bệ móng phải đủ ngàm đầu cọc và chống cọc xuyên thủng bệ, thường 1,2m-:-1,5m

- Móng cọc khoan nhồi do cọc có đường kính lớn nên khoảng cách giữa các cọc cũng lớn hơn và khoảng cách tối thiểu giữa các cạnh cọc > 1,2m Khoảng cách từ mép cọc tới mép bệ > 0,5m Chiều dày bệ cọc từ 2,0m-:-2,5m

a/ Kích thước mố cầu : Căn cứ vào cao độ và kích thước bệ mũ mố đã tính toán, xác

định kích thước mố theo phương pháp đồ họa như sau:

1 2

5

A B

C

D

6

7 8

9

10 11

12

13

14 15

16

- Kẻ các đường cao độ A ( đỉnh mố); B (đỉnh bệ gối); C (đỉnh bệ móng); D (đáy bệ móng)

Trang 26

- Trên đường B lấy một điểm làm tim gối: điểm 1;

- Kẻ ngang đoạn 1->2 = ao/2+ a1 + a2;

- Kẻ thẳng xuống gặp đường C tại điểm 3;

- Lấy đoạn ngang 3->4 > 0,5m;

- Kẻ thẳng xuống gặp đường D tại điểm 5;

- Từ điểm 1 lấy đoạn nằm ngang bằng a3+ được điểm 6;

- Kẻ thẳng đứng lên trên gặp đường A tại điểm 7;

- Kéo ngang về phía sau một đoạn bằng a4 được điểm 8;

- Kéo thẳng xuống gặp đường C tại điểm 9;

- Từ điểm 4 kẻ đường xiên 1/1 gặp đường A tại điểm 10;

- Kéo dài về phía sau đoạn dài 0,75m-:-1,0m được điểm 11;

- Kéo thẳng xuống khoảng 1,0m được điểm 12;

- Kẻ đường nghiêng 5/1 -:- 3/1, lấy một điểm bất kỳ được điểm 13 Điểm 13 sẽ được điều chỉnh sau khi xem xét chiều dài móng với việc bố trí các hàng cọc có đủ không;

- Kẻ thẳng từ điểm 13 xuống, gặp đường C tại điểm 14;

- Từ điểm 14 lấy ngang về phía sau đoạn > 0,5m, được điểm 15;

- Hạ thẳng xuống gặp đường D tại điểm 16;

- Nối điểm 16 với điểm 5 được hình dạng và kích thước mố đảm bảo các điều kiện cao độ và chống lật

b/ kích thước trụ cầu : Làm tương tự nhưng với điều kiện đối xứng ta có được hình

dạng và kích thước trụ cầu

2.4.7 Xác định kích thước và số lượng cọc móng

Móng khối chỉ nên xây dựng trong điều kiện tầng đá gốc gần với mặt đất, chiều sâu nền đá cách mặt đất từ 3m-6m Khi nền đá nằm sâu tới 5-6m nên làm móng khối với

mố có thân tường hoặc thân cột

Móng cọc chế sẵn áp dụng với điều kiện tải trọng lên móng không quá lớn và lớp đất chịu lực (có chỉ số SPT > 30) nằm ở độ sâu dưới 100 lần cạnh cọc (35m-40m), khi đó có thể dùng cọc 35x35cm hoặc cọc 40x40cm

Trường hợp tải trọng lên móng rất lớn (cầu lớn, cầu liên tục) cần làm móng cọc

khoan nhồi để giảm số lượng cọc Cọc khoan nhồi có kích thước lớn, chiều sâu lớn nên

có sức chịu tải rất lớn, làm giảm số cọc trong móng nên kích thước bệ cọc giảm đáng kể Mũi cọc cần đặt tới lớp đất có chỉ số SPT > 50

Căn cứ tải trọng lên móng ( Pmax) bao gồm :

- Lực do trọng lượng bản thân mố (hoặc trụ) và bệ móng;

- Phản lực lên mố (hoặc trụ) do trọng lượng bản thân nhịp cầu;

- Phản lực thẳng đứng lớn nhất lên mố (hoặc trụ) do hoạt tải sinh ra

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	2,34 MB

Bai giảng chuyen dề cầu

AG.11110 Bê tông cọc đá 1x2, M

BÀI 7: SO SÁNH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN :