Hướng Dẫn Chi Tiết Thiết Kế Cầu Đường Trong Khoá Luận Tốt Nghiệp Xây Dựng

Khám phá hướng dẫn chi tiết thiết kế cầu đường trong khóa luận tốt nghiệp xây dựng, giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết.

• Tác giả: Phạm Ngọc Thanh
• Người hướng dẫn: Th.S Bùi Ngọc Dung
• Trường học: Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Thiết kế cầu đường
• Đề tài: Thiết kế cơ sở cầu A bắc qua sông Thao thuộc tỉnh Phú Thọ
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Phần mở đầu của khóa luận tốt nghiệp thiết kế cầu xây dựng cầu đường nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển cơ sở hạ tầng giao thông vận tải (GTVT) trong quá trình phát triển kinh tế. Tài liệu này tập trung vào việc thiết kế cầu và xây dựng cầu đường, đặc biệt là trong bối cảnh nền kinh tế đang phát triển như Việt Nam. Sinh viên Phạm Ngọc Thanh, sau 4 năm học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Dân lập Hải Phòng, đã trình bày những kiến thức và kinh nghiệm thực tế về kỹ thuật cầu và công trình cầu trong đồ án tốt nghiệp.

1.1. Vị trí xây dựng cầu

Cầu A được xây dựng bắc qua sông Thao thuộc tỉnh Phú Thọ. Dự án được thực hiện dựa trên các quyết định pháp lý và quy trình quản lý dự án xây dựng. Các tiêu chuẩn và quy trình thiết kế cầu được áp dụng bao gồm tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 và các quy định liên quan khác.

II. Đặc điểm vị trí xây dựng cầu

Phần này mô tả chi tiết điều kiện địa hình và địa chất tại vị trí xây dựng cầu. Cầu A nằm ở vùng đồng bằng, với lòng sông tương đối bằng phẳng và ổn định. Địa chất khu vực bao gồm các lớp cát, sét pha, và sét dẻo. Điều kiện thủy văn cũng được phân tích, với mực nước cao nhất và thấp nhất được xác định rõ ràng.

2.1. Điều kiện địa hình

Vị trí xây dựng cầu nằm ở vùng đồng bằng, với hai bờ sông có bãi rộng và mực nước thấp. Địa chất ổn định, ít hiện tượng xói lở, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công.

2.2. Điều kiện địa chất

Địa chất khu vực bao gồm các lớp cát hạt mịn, sét pha dẻo chảy, sét dẻo, và cát nhỏ chặt. Các lớp này được xác định qua quá trình khoan địa chất và thí nghiệm trong phòng.

III. Thiết kế cầu và tuyến

Phần này trình bày các phương án thiết kế cầu, bao gồm cầu bê tông cốt thép, cầu thép, và cầu treo. Các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy mô công trình được lựa chọn dựa trên các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện thực tế. Các phương án thiết kế được so sánh về khả năng thi công, chi phí, và hiệu quả kỹ thuật.

3.1. Lựa chọn các tiêu chuẩn kỹ thuật

Cầu được thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN272-05, với tải trọng thiết kế HL93 và khổ cầu cho 3 làn xe ô tô và 2 làn người đi. Các quy trình thiết kế và tiêu chuẩn liên quan cũng được tham khảo.

3.2. Lựa chọn các giải pháp kết cấu

Các phương án kết cấu được đề xuất bao gồm cầu dầm liên tục bê tông cốt thép DUL, cầu dầm đơn giản bê tông cốt thép ứng suất trước, và cầu giàn thép. Mỗi phương án được phân tích về ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng thực tế.

IV. Tính toán khối lượng các phương án

Phần này trình bày chi tiết việc tính toán khối lượng bê tông, cốt thép, và các vật liệu khác cho từng phương án thiết kế. Các phương án được so sánh về khối lượng vật liệu, chi phí, và thời gian thi công. Kết quả tính toán được sử dụng để đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của từng phương án.

4.1. Phương án I Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép DUL

Phương án này sử dụng kết cấu dầm liên tục với nhịp chính 60m. Khối lượng bê tông và cốt thép được tính toán chi tiết, cùng với các lớp phủ mặt cầu và lan can.

4.2. Phương án II Cầu dầm đơn giản bê tông cốt thép ứng suất trước

Phương án này sử dụng kết cấu dầm đơn giản với nhịp 38m. Khối lượng vật liệu và chi phí được tính toán và so sánh với các phương án khác.

V. Kết luận và đánh giá

Khóa luận tốt nghiệp đã trình bày một cách chi tiết và khoa học về quy trình thiết kế cầu và xây dựng cầu đường. Các phương án thiết kế được phân tích kỹ lưỡng, với sự so sánh về khả năng ứng dụng thực tế, chi phí, và hiệu quả kỹ thuật. Tài liệu này không chỉ có giá trị học thuật mà còn có ý nghĩa thực tiễn cao, đóng góp vào sự phát triển của ngành xây dựng cầu đường tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

§å ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kÕ c¬ së LỜI NOI ĐẦU Trong xu thế phát triển chung của thế giới, sự phát triển của nền kinh tế luôn đi kèm với sự phát triển cở sở hạ tầng GTVT. Hay nói cách khác, GTVT luôn luôn là nghành phải đi trước một bước. Đối với một nước có nền kinh tế đang trên đà phát triển như nước ta, việc phát triển cơ sơ hạ tầng GTVT hơn lúc nào hết có một ý nghĩa vô cùng to lớn. Những cây cầu mới xây, những tuyến đường mới mở không những hoàn thiện thêm mạng lưới giao thông quốc gia tạo nền tảng vững chắc cho giao lưu, thông thương giữa các vùng miền mà còn thu hút vốn đầu tư nước ngoài góp phần đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.

Nhận thức được điều đó, sau 4 năm học tập và nghiên cứu về chuyên ngành “Thiết kế cầu” tại bộ môn “Xây dựng cầu đường” của trường đại học dân lập Hải Phòng, em đã có được những kiến thức cơ bản và những kinh nghiệm thực tế quý báu về chuyên ngành thiết kế cầu đường. Kết quả học tập qua quá trình 4 năm học đã phần nào được phản ánh trong đồ án tốt nghiệp mà em xin trình bày ở dưới đây. Để có được kết quả ngày hôm nay, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo thuộc bộ môn Xây Dựng trường ĐHDL Hải Phòng, đã giúp đỡ em trong suốt 4 năm học qua. Đồng thời em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Xây Dựng của trường ĐH Xây Dựng Hà Nội, đặc biệt là các thầy: Th.Bùi Ngọc Dung.

Trần Anh Tuấn. đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế, đồ án của em không tránh khỏi có những sai sót. Rất mong được sự thông cảm và giúp đỡ của các thầy cô.

Hải Phòng, ngày 04 tháng 01 năm 2012 Sinh viên Phạm Ngọc Thanh SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh Tr-êng §¹i Häc D©n LËp H¶i Phßng -1- MSSV: 110901 Khoa X©y Dùng CÇu §-êng §å ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kÕ c¬ së PhÇn I ThiÕt KÕ S¬ Bé **************** SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh Tr-êng §¹i Häc D©n LËp H¶i Phßng -2- MSSV: 110901 Khoa X©y Dùng CÇu §-êng §å ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kÕ c¬ së Ch-¬ng I Giíi thiÖu chung 1. VÞ trÝ x©y dùng cÇu : CÇu A b¾c qua s«ng Thao thuéc tØnh Phó Thä.CÇu dù kiÕn ®-îc x©y dùng. C¨n cø quyÕt ®Þnh sè 538/CP-CN ngµy 19/4/2004 Thñ T-íng ChÝnh phñ, cho phÐp ®Çu t- dù ¸n ®-êng 5 kÐo dµi vµ c¬ së ph¸p lý cã liªn quan, UBND thµnh phè H¶i Phßng, Ban QLDA h¹ tÇng t¶ ng¹n ®· giao nhiÖm vô cho tæng c«ng ty T- vÊn thiÕt kÕ GTVT lËp thiÕt kÕ kü thuËt, tæng dù to¸n cña dù ¸n. C¨n cø lËp thiÕt kÕ - NghÞ ®Þnh sè.

N§-CP cña ChÝnh phñ vÒ qu¶n lý dù ¸n ®Çu t- x©y dùng c«ng tr×nh. - NghÞ ®Þnh sè. N§-CP ngµy … cña ChÝnh phñ vÒ qu¶n lý chÊt l-îng c«ng tr×nh x©y dùng. - QuyÕt ®Þnh sè.

Q§-TT ngµy…th¸ng…n¨mg. cña Thñ t-íng ChÝnh phñ vÒ viÖc phª duyÖt quy ho¹ch chung. - V¨n b¶n sè…/CP-CN cña Thñ t-íng chÝnh phñ vÒ viÖc th«ng qua vÒ mÆt c«ng t¸c nghiªn cøu kh¶ thi dù ¸n. - Hîp ®ång kinh tÕ sè.

Ngµy…th¸ng…n¨m…gi÷a ban qu¶n lý dù ¸n h¹ tÇng t¶ ng¹n víi Tæng c«ng ty T- vÊn thiÕt kÕ GTVT vÒ viÖc lËp thiÕt kÕ kü thuËt vµ tæng dù to¸n cña Dù ¸n x©y dùng ®-êng 5 kÐo dµi. Mét sè v¨n b¶n liªn quan kh¸c. hÖ thèng quy tr×nh quy ph¹m ¸p dông - Quy tr×nh kh¶o s¸t ®-êng « t« 22TCN 263- 2000 - Quy tr×nh khoan tham dß ®Þa chÊt 22TCN 259- 2000 - Quy ®Þnh vÒ néi dung tiÕn hµnh lËp hå s¬ B¸o c¸o nghiªn cøu tiÒn kh¶ thi vµ kh¶ thi c¸c dù ¸n x©y dùng c¸c dù ¸n kÕt cÊu h¹ tÇng GTVT 22TCN268-2000 - Quy ph¹m thiÕt kÕ kü thuËt ®-êng phè, ®-êng qu¶ng tr-êng ®« thÞ 20 TCN104-83 - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ ®-êng TCVN 4054- 98 - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN272-05 - Quy ph¹m thiÕt kÕ ¸o ®-êng mÒm 22TCN211-93 - Quy chuÈn x©y dùng ViÖt Nam 2000 - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ chiÕu s¸ng nh©n t¹o bª ngoµi c«ng tr×nh x©y dùng d©n dông 20 TCN95- 83 Ch-¬ng II §Æc ®iÓm vÞ trÝ x©y dùng cÇu 2. §iÒu kiÖn ®Þa h×nh VÞ trÝ x©y dùng cÇu A thuéc tØnh Phó Thä vÒ phÝa th-îng l-u cña s«ng T.

SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh Tr-êng §¹i Häc D©n LËp H¶i Phßng -3- MSSV: 110901 Khoa X©y Dùng CÇu §-êng §å ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kÕ c¬ së Do vÞ trÝ x©y dùng cÇu n»m ë vóng ®ång b»ng nªn hai bê s«ng cã b·i réng møc n-íc thÊp,lßng s«ng t-¬ng ®èi b»ng ph¼ng ,®Þa chÊt æn ®Þnh Ýt cã hiÖn t-îng xãi lë.H×nh d¹ng chung cña mÆt c¾t s«ng kh«ng ®èi xøng, mµ cã xu h-íng s©u dÇn vÒ bê bªn tr¸i. §iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh C¨n cø tµi liÖu ®o vÏ, khoan ®Þa chÊt c«ng tr×nh vµ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trong c¸c phßng, ®Þa tÇng khu vùc tuyÕn ®i qua theo thø tù tõ trªn xuèng d-íi bao gåm c¸c líp nh- sau. Líp sè 1 C¸t h¹t mÞn Líp sè 2 SÐt pha dẻo chảy Líp sè 3 SÐt dÎo Líp sè 4 C¸t nhá chÆt 2. §iÒu kiÖn ®Þa chÊt thñy v¨n Møc n-íc cao nhÊt HCN= +12.

Mùc n-íc thÊp nhÊt HTN =+9. Mùc n-íc th«ng thuyÒn HTT = +10.0m S«ng th«ng thuyÒn c©y tr«i. Khæ th«ng thuyÒn cÊp V(30x3.5m) Vµo mïa kh« mùc n-íc thÊp thuËn lîi cho viÖc triÓn khai thi c«ng c«ng tr×nh. SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh Tr-êng §¹i Häc D©n LËp H¶i Phßng -4- MSSV: 110901 Khoa X©y Dùng CÇu §-êng §å ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kÕ c¬ së Ch-¬ng III ThiÕt kÕ cÇu vµ tuyÕn 3.Lùa chän c¸c tiªu chuÈn kü thuËt vµ quy m« c«ng tr×nh 3.

Quy m« c«ng tr×nh CÇu ®-îc thiÕt kÕ vÜnh cöu b»ng bª t«ng cèt thÐp 3. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ 3. Quy tr×nh thiÕt kÕ C«ng t¸c thiÕt kÕ dùa trªn tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN272-05 do Bé GTVT ban hµnh n¨m 2005. Ngoµi ra tham kh¶o c¸c quy tr×nh, tµi liÖu: - Quy ph¹m thiÕt kÕ cÇu cèng theo tr¹ng th¸i giíi h¹n 22TCN18-79 - AASHTO LRFD (1998).

Quy tr×nh thiÕt kÕ cÇu cña HiÖp héi ®-êng « t« liªn bang vµ c¸c c¬ quan giao th«ng Hoa kú. C¸c quy tr×nh vµ tiªu chuÈn liªn quan. Tiªu chuÈn kü thuËt - CÊp kü thuËt V > 80Km/h - T¶i träng thiÕt kÕ: Ho¹t t¶i HL93, ng-êi 0,3T/m2 - Khæ cÇu ®-îc thiÕt kÕ cho 3 lµn xe « t« vµ 2 lµn ng-êi ®i.5 =14m Tæng bÒ réng mÆt cÇu kÓ c¶ lan can vµ gi¶i ph©n c¸ch: B = 14 + 2x0.5m - Khæ th«ng thuyÒn cÊp V, B = 30m vµ H = 3. Lùa chän c¸c gi¶i ph¸p kÕt cÊu 3.

Lùa chän kÕt cÊu 3. Nguyªn t¾c lùa chän - Tho¶ m·n c¸c yªu cÇu kü thuËt. - Phï hîp víi c¸c c«ng nghÖ thi c«ng hiÖn cã. - Phï hîp víi c¶nh quan khu vùc.

- Kh«ng g©y ¶nh h-ëng tíi ®ª s«ng - ThuËn tiÖn trong thi c«ng vµ thêi gian thi c«ng nhanh. - ThuËn tiÖn trong khai th¸c, duy tu b¶o d-ìng SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh Tr-êng §¹i Häc D©n LËp H¶i Phßng -5- MSSV: 110901 Khoa X©y Dùng CÇu §-êng §å ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kÕ c¬ së 3. Lùa chän nhÞp cÇu chÝnh C¸c s¬ ®å nhÞp ®-a ra nghiªn cøu gåm:  Ph-¬ng ¸n cÇu dÇm liªn tôc bª t«ng cèt thÐp DUL+nhÞp dÉn  Ph-¬ng ¸n cÇu dÇm ®¬n gi¶n Bª T«ng cèt thÐp øng SuÊt Tr-íc.  Ph-¬ng ¸n kÕt cÊu cÇu giµn thÐp.

Lùa chän nhÞp cÇu dÉn KiÕn nghÞ sö dông kÕt cÊu dÇm ®¬n gi¶n : ChiÒu dµi nhÞp 30.0m, MCN cÇu réng 15,5m bao gåm 6 dÇm tiÕt diÖn ch÷ I chiÒu cao dÇm 2.0 m, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm 2,7m. B¶n mÆt cÇu ®æ t¹i chç dµy 20cm. Lo¹i kÕt cÇu nµy cã rÊt nhiÒu -u ®Øªm nh-: C«ng nghÖ thi c«ng ®¬n gi¶n, dÔ ®¶m b¶o chÊt l-îng, tËn dông ®-îc c«ng nghÖ thi c«ng vµ thiÕt bÞ hiÖn cã trong n-íc, gi¸ thµnh kh¸ rÎ, thêi gian thi c«ng nhanh. Gi¶i ph¸p mãng C¨n cø vµo cÊu t¹o ®Þa chÊt khu vùc cÇu, chiÒu dµi nhÞp vµ quy m« mÆt c¾t ngang cÇu, kiÕn nghÞ dïng ph-¬ng ¸n mãng cho phÇn cÇu chÝnh vµ cÇu dÉn nh- sau: PhÇn cÇu chÝnh: Dïng mãng cäc khoan nhåi D1,0m.

PhÇn cÇu dÉn: Dïng mãng cäc khoang nhåi D1,0m 3. Ph-¬ng ¸n I Ph-¬ng ¸n cÇu dÇm liªn tôc bª t«ng cèt thÐp DUL+nhÞp dÉn 3. Ph-¬ng ¸n kÕt cÊu S¬ ®å nhÞp: (25+40+60+40+25)m; Tæng chiÒu dµi cÇu tÝnh ®Õn ®u«i hai mè lµ 218m. NhÞp chÝnh gåm 3 nhÞp dÇm BTCTD¦L liªn tôc ®óc hÉng cã s¬ ®å (40+60+40) chiÒu dµi nhÞp chÝnh 60 m.

C¸c kÝch th-íc c¬ b¶n dÇm liªn tôc ®-îc chän nh- sau: -DÇm liªn tôc cã mÆt c¾t ngang hép 1 ng¨n, thµnh xiªn cã chiÒu cao thay ®æi.C¸c kÝch th-íc mÆt c¾t ngang dÇm. + ChiÒu cao dÇm ë vÞ trÝ trô Hp = (1/16-1/ 20)L = (3. + ChiÒu cao dÇm ë vÞ trÝ gi÷a nhÞp vµ ë mè h = (1/30-1/40)L =(2.5), SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh Tr-êng §¹i Häc D©n LËp H¶i Phßng -6- MSSV: 110901 Khoa X©y Dùng CÇu §-êng §å ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kÕ c¬ së chän h =2. + Kho¶ng c¸ch tim cña hai s-ên dÇm L2 = (1/1,9 - 1/2)B,trong ®ã B=15.5m lµ bÒ réng mÆt cÇu.chän kho¶ng c¸ch tim cña hai s-ên dÇm lµ L2 = 15.

+ ChiÒu dµi c¸nh hÉng L1 = (0,45 - 0,5)L2 = (3. + ChiÒu dÇy t¹i gi÷a nhÞp chän t1 = 250(mm). + ChiÒu dÇy mÐp ngoµi c¸nh hÉng (t2) chän t2 = 250(mm). + ChiÒu dÇy t¹i ®iÓm giao víi s-ên hép t3 = (2 - 3)t2 = 500-750(mm), chän t3 = 500(mm).

+ ChiÒu dµi vót thuêng lÊy Lv = 1,5(m). + ChiÒu dÇy cña s-ên dÇm chän 500 (mm). + B¶n biªn d-íi ë gi÷a nhÞp lÊy 300(mm). -Víi kÝch th-íc ®o chän vµ khæ cÇu ta s¬ bé chän mÆt c¾t ngang kÕt cÊu nhÞp nh- h×nh vÏ: mÆt c¾t ngang cÇu TL 1:100 25 550 550 25 150 50 50 150 2% 2% 150 155 155 150 280 280 90 30 250 H×nh 3.TiÕt diÖn dÇm hép.

KÕt cÊu cÇu ®èi xøng mét bªn gåm 1cÇu dÉn nhÞp 25m. -ChiÒu réng c¸nh dÇm 2. -ChiÒu dµy b¶n mÆt cÇu 20 cm. -ChiÒu cao dÇm 2.

-ChiÒu dµy s-ên dÇm 20 cm. -Kho¶ng v¸t 20x20 cm. SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh Tr-êng §¹i Häc D©n LËp H¶i Phßng -7- MSSV: 110901 Khoa X©y Dùng CÇu §-êng §å ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.