Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống hạ tầng giao thông đường bộ, công trình cầu đóng vai trò huyết mạch nhằm đảm bảo tính liên tục và an toàn của mạng lưới lưu thông. Thiết kế kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) giản đơn sử dụng dầm chữ I định hình là một trong những giải pháp kỹ thuật phổ biến tại Việt Nam nhờ khả năng cơ giới hóa trong chế tạo, thi công lắp ghép nhanh chóng và hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao.

Đề tài "Đồ án chuyên ngành Thiết kế cầu" do sinh viên Lê Hoàng Phú Hiệp (MSSV: 2013192) thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Huỳnh Ngọc Thi tại Bộ môn Cầu Đường, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM (hoàn thành ngày 13/04/2024), tập trung giải quyết bài toán thiết kế hoàn chỉnh kết cấu nhịp giản đơn dầm I33 bê tông cốt thép dự ứng lực căng trước.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án bao gồm:

  1. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật tuyến và bố trí hình học tổng thể trắc dọc, trắc ngang cầu phù hợp với cấp đường và cấp thông thuyền.
  2. Thiết kế và kiểm toán lan can bê tông cốt thép chịu tải trọng va chạm theo phương pháp đường chảy.
  3. Tính toán nội lực và bố trí cốt thép cho bản mặt cầu (bản chịu mômen dương, bản chịu mômen âm và bản cánh hẫng).
  4. Xác định đặc trưng hình học, tính toán hệ số phân bố ngang hoạt tải và phân tích nội lực dầm chính dưới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải HL-93 theo các trạng thái giới hạn.
  5. Thiết kế cốt thép dự ứng lực, tính toán tổn hao ứng suất qua các giai đoạn thi công - khai thác và kiểm toán dầm chủ theo trạng thái giới hạn sử dụng, cường độ, mỏi và độ võng.
  6. Kiểm toán sức kháng cắt và cốt thép chịu cắt, kiểm tra khả năng truyền lực cắt tiếp xúc liên hợp giữa dầm chính và bản mặt cầu.

Đối tượng nghiên cứu là công trình cầu đường bộ nhịp giản đơn sử dụng dầm bê tông cốt thép dự ứng lực căng trước định hình I33 với chiều dài toàn dầm $L = 33\text{ m}$ (chiều dài nhịp tính toán $L_{tt} = 32{,}4\text{ m}$). Phạm vi áp dụng cho tuyến đường ô tô cấp III đồng bằng, vận tốc thiết kế $80\text{ km/h}$, gồm 2 làn xe cơ giới, vượt sông có cấp kỹ thuật đường thủy nội địa cấp IV.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được xây dựng dựa trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của ngành giao thông vận tải:

  • TCVN 11823:2017 (phần 1 đến phần 13): Tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ do Bộ Giao thông Vận tải ban hành, biên soạn trên nền tảng tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng AASHTO LRFD.
  • TCVN 4054:2005: Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô.
  • QCVN 41:2019/BGTVT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo hiệu đường bộ (áp dụng cho bố trí vạch sơn kẻ đường).
  • TCVN 1651-2:2008: Tiêu chuẩn cốt thép bê tông – Thép thanh vằn (mác CB400-V).
  • 22 TCN 272:2005: Tiêu chuẩn tham chiếu về bố trí hệ thống thoát nước mặt cầu.

Phương pháp nghiên cứu và tính toán kết cấu:

  • Phương pháp đường chảy (Yield-Line Theory): Sử dụng để phân tích cơ chế phá hoại dẻo và tính toán sức kháng va chạm ngang danh định ($R_w$) của kết cấu lan can bê tông.
  • Phương pháp dải bản tương đương (Equivalent Strip Method): Áp dụng tính toán mômen uốn do hoạt tải tác dụng lên bản mặt cầu bê tông cốt thép tựa trên hệ dầm chủ song song và bản cánh hẫng.
  • Quy tắc đòn bẩy và công thức giải tích AASHTO LRFD: Dùng để xác định hệ số phân bố tải trọng ngang (mômen và lực cắt) cho dầm trong và dầm biên.
  • Phương pháp trạng thái giới hạn (Limit State Design): Kiểm toán toàn diện kết cấu theo Trạng thái giới hạn Cường độ (TTGHCĐ I), Trạng thái giới hạn Sử dụng (TTGHSD I, III), Trạng thái giới hạn Mỏi và Trạng thái giới hạn Đặc biệt (TTGHĐB II cho tải trọng va chạm).
Hạng mục vật liệu Thông số kỹ thuật quy định
Bê tông dầm chủ I33 $f'c = 55\text{ MPa}$ (28 ngày); $f'{ci} = 44\text{ MPa}$ (khi cắt cáp); $E_c = 35709\text{ MPa}$; $\gamma_c = 2500\text{ kg/m}^3$
Bê tông bản mặt cầu $f'_c = 30\text{ MPa}$; $E_c = 28111\text{ MPa}$; $\gamma_c = 2500\text{ kg/m}^3$ (có thép), $2320\text{ kg/m}^3$ (không thép)
Bê tông lan can $f'_c = 30\text{ MPa}$; $\gamma_c = 2500\text{ kg/m}^3$
Cốt thép thường Mác CB400-V ($f_y = 400\text{ MPa}$, $E_s = 200000\text{ MPa}$)
Lớp phủ mặt cầu Bê tông nhựa chiều dày $70\text{ mm}$; $\gamma_w = 2250\text{ kg/m}^3$
Tải trọng thiết kế Hoạt tải HL-93 kết hợp tải trọng va chạm lan can mức ngăn chặn L4

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quan

Chương 1 thiết lập các cơ sở pháp lý, tiêu chuẩn thiết kế và lựa chọn giải pháp mặt cắt ngang cầu. Đồ án áp dụng tiêu chuẩn TCVN 11823:2017 và hoạt tải HL-93 cho tuyến đường cấp III đồng bằng với tốc độ thiết kế $80\text{ km/h}$, quy mô 2 làn xe cơ giới.

Tác giả đưa ra quan điểm kiểm soát nội lực: thiết kế mặt cắt ngang sao cho nội lực dầm trong lớn hơn nội lực dầm biên để tối ưu hóa việc bố trí mặt cắt điển hình. Để đạt được điều này, các điều kiện biên hình học được kiểm soát nghiêm ngặt:

  • Khoảng cách từ tim vệt bánh xe đến mép đá vỉa/lan can không nhỏ hơn $300\text{ mm}$ khi tính bản hẫng và không nhỏ hơn $600\text{ mm}$ tính từ mép làn xe khi thiết kế các bộ phận khác.
  • Hệ số phân bố ngang: $g_{i,2\text{lane}} > g_{e,1\text{lane}}$.
  • Bề rộng phần xe chạy trên cánh hẫng $d_e$ không vượt quá $600\text{ mm}$ (chọn $d_e = 450\text{ mm}$).
  • Bố trí mặt cắt ngang gồm $n = 4$ dầm chủ I33 với khoảng cách tim dầm $S = 2400\text{ mm}$.
  • Chiều dày bản mặt cầu chọn $t_{s1} = 180\text{ mm}$ (thỏa mãn quy định $\ge 175\text{ mm}$), chiều dày bản hẫng $t_{s2} = 200\text{ mm}$, độ dốc ngang mặt cầu $i = 2%$.
  • Hệ thống thoát nước gồm các ống $\varnothing 110\text{ mm}$ nhô ra khỏi cấu kiện thấp nhất $100\text{ mm}$, miệng vát $45^\circ$, bố trí mỗi bên 3 ống với cự ly $10\text{ m}$ (thỏa mãn quy định cự ly $\le 15\text{ m}$).

Chương 2: Bố trí chung

Chương này tính toán các thông số trắc dọc tuyến và khẩu độ công trình đảm bảo an toàn chạy xe và khổ thông thuyền theo TCVN 4054:2005 và TCVN 11823-2:2017.

  • Thông số tuyến: Cấp III đồng bằng, $V_{tk} = 80\text{ km/h}$, độ dốc dọc lớn nhất $i_{max} = 4%$, bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn $R = 125\text{ m}$ (thông thường $R = 250\text{ m}$).
  • Đường cong đứng: Bán kính đường cong đứng lồi $R_{CD} = 4000\text{ m}$ tương ứng chiều dài đường cong $L_{CD} = 320\text{ m}$; bán kính đường cong đứng lõm $R_{AB} = 2000\text{ m}$ tương ứng chiều dài $L_{AB} = 80\text{ m}$.
  • Thông thuyền: Sông cấp IV với tĩnh không thông thuyền yêu cầu $25\text{ m} \times 6\text{ m}$ (rộng $\times$ cao).
  • Cao độ thiết kế: Mực nước thông thuyền $\text{MNTT} = +0{,}66\text{ m}$, khoảng an toàn đáy dầm $0{,}16\text{ m}$. Với chiều cao dầm I33 là $1{,}4\text{ m}$, bản mặt cầu dày $0{,}18\text{ m}$, lớp phủ $0{,}08\text{ m}$, cao độ điểm tiếp cận cầu $TCC = 7{,}82\text{ m}$, chênh cao điểm B với đỉnh đường cong $TDC = 5{,}92\text{ m}$.

Chương 3: Thiết kế lan can

Lan can được thiết kế bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ dạng tường chắn kết hợp gờ gờ chắn với chiều cao tổng thể và kích thước tiết diện được tính toán theo mức độ ngăn chặn L4 (tốc độ va chạm kiểm tra $80\text{ km/h}$).

Thông số lực thiết kế lan can mức L4 Giá trị quy định
Lực va ngang ($F_t$) $240\text{ kN}$
Lực ma sát dọc ($F_L$) $80\text{ kN}$
Lực thẳng đứng đỉnh tường ($F_v$) $80\text{ kN}$
Chiều cao điểm đặt lực va ($H_e$) $810\text{ mm}$
Chiều dài phân bố lực va ($L_t = L_L$) $1070\text{ mm}$
Chiều dài phân bố lực đứng ($L_v$) $5500\text{ mm}$

Áp dụng phương pháp lý thuyết đường chảy theo Điều 7.4 TCVN 11823-13:2017:

  • Sức kháng uốn dải tường đứng: $M_c = 68408{,}55\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$.
  • Sức kháng uốn dải tường dọc: $M_w = 69435758{,}94\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$.
  • Khi va chạm trong đoạn tường: Chiều dài nguy hiểm $L_c = 3290{,}78\text{ mm}$, tổng sức kháng ngang $R_w = 500{,}2\text{ kN} > F_t = 240\text{ kN}$ (Đạt).
  • Khi va chạm tại đầu tường/mối nối: Chiều dài nguy hiểm $L_c = 1630{,}33\text{ mm}$, tổng sức kháng ngang $R_w = 247{,}5\text{ kN} > F_t = 240\text{ kN}$ (Đạt).
  • Kiểm tra sức kháng cắt tiếp xúc chân lan can với bản cầu: Sử dụng cốt đai $\varnothing 12\text{ mm}$ bước $200\text{ mm}$ ($A_{cv} = 500\text{ mm}^2/\text{mm}$), sức kháng cắt tính toán $V_r = 394{,}35\text{ N/mm} > V_u = 159{,}51\text{ N/mm}$ (Đạt).

Chương 4: Thiết kế bản mặt cầu

Chương 4 tổ chức vạch sơn theo QCVN 41:2019/BGTVT (vạch tim phân chia 2 chiều xe chạy nét liền, vạch biên làn xe cơ giới, vạch mũi tên chỉ hướng) và tính toán chi tiết cốt thép bản mặt cầu:

  • Bản chịu mômen dương: Sử dụng dải bản tương đương $S = 2400\text{ mm}$, mômen hoạt tải lớn nhất $M_{LL} = 25500\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$, tổng mômen tính toán theo TTGHCĐ I là $M_u = 48992{,}52\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$. Bố trí cốt thép chịu lực chính phương ngang phía dưới: thép $\varnothing 14\text{ mm}$ cách nhau $150\text{ mm}$ ($@150$). Tiết diện được kiểm toán thỏa mãn sức kháng uốn ($M_r = 71601\text{ N}\cdot\text{mm/mm} > M_u$), độ giãn dài cốt thép chịu kéo, hàm lượng thép tối đa và kiểm tra chống nứt theo TTGHSD I ($f_s \le 0{,}6f_y = 240\text{ MPa}$).
  • Bản chịu mômen âm: Mômen hoạt tải tại tiết diện $1/3$ bản cánh $M_{LL}^- = 21700\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$, tổng mômen tính toán $M_u = 42342{,}52\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$. Bố trí cốt thép chịu lực chính phương ngang phía trên: thép $\varnothing 14\text{ mm}$ cách nhau $140\text{ mm}$ ($@140$).
  • Bản cánh hẫng: Kiểm tra theo 3 trường hợp tải trọng:
    1. Trường hợp 1 (TTGHĐB II - Tải va chạm ngang): Kiểm tra tại mặt cắt trong lan can (A-A), mặt cắt thiết kế bản hẫng (B-B, $M_u = 62225{,}97\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$) và mặt cắt nhịp đầu tiên (C-C, $M_u = 50777{,}68\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$).
    2. Trường hợp 2 (TTGHĐB II - Lực va dọc): Không khống chế đối với lan can bê tông.
    3. Trường hợp 3 (TTGHCĐ I - Tĩnh tải + Hoạt tải bánh xe): Tính toán tại mặt cắt B-B ($M_u = 18827{,}21\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$) và mặt cắt C-C ($M_u = 14006{,}17\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$).
    • Kết quả tổng hợp cốt thép ngang bản hẫng: Yêu cầu diện tích cốt thép lớn nhất $A_s = 1{,}51\text{ mm}^2/\text{mm}$ (bố trí tăng cường bổ sung kết hợp với thép bản âm $\varnothing 14@140$).

Chương 5: Nội lực dầm chính

Chương 5 phân tích phản lực và nội lực tác dụng lên dầm chủ I33 qua hai trạng thái làm việc: trước khi liên hợp (dầm đơn lẻ chịu trọng lượng bản thân) và sau khi liên hợp với bản mặt cầu bê tông:

  • Xác định đặc trưng hình học tiết diện quy đổi mặt cắt đầu dầm (tại gối) và giữa nhịp cho cả dầm trong và dầm biên.
  • Tính toán hệ số phân bố ngang cho mômen uốn và lực cắt theo quy tắc đòn bẩy và công thức giải tích chuẩn AASHTO/TCVN cho trường hợp 1 làn và 2 làn xe chạy.
  • Xác định đường ảnh hưởng và tiến hành xếp tải hoạt tải HL-93 (xe tải thiết kế kết hợp tải trọng làn) cùng hệ số xung kích ($IM = 33%$).
  • Tổng hợp mômen uốn ($M$) và lực cắt ($V$) tại các tiết diện nguy hiểm: tiết diện giữa nhịp ($L_{tt}/2 = 16{,}2\text{ m}$) và tiết diện thay đổi chiều dày bầu dầm ($13L_{tt}/32 = 13{,}16\text{ m}$) cho các tổ hợp TTGHCĐ I, TTGHSD I, III và TTGH Mỏi.

Chương 6: Kiểm toán dầm chính

Chương 6 tập trung kiểm toán an toàn chịu lực của dầm chủ bê tông dự ứng lực căng trước I33:

  • Bố trí cốt thép dự ứng lực: Bố trí các tao cáp cường độ cao chia thành 3 nhóm cáp nằm dưới trục trung hòa ở giữa nhịp. Xem xét các phương án bố trí cáp thẳng kết hợp uốn cong nâng cao dần về phía đầu dầm để kiểm soát ứng suất thớ trên tại gối.
  • Tính toán mất mát ứng suất:
    • Mất mát tức thời do co ngắn đàn hồi của bê tông ($\Delta f_{pES}$) cho các trường hợp nhóm cáp đi thẳng và uốn xiên.
    • Mất mát dài hạn do co ngót ($\Delta f_{pSR}$) và từ biến ($\Delta f_{pCR}$) của bê tông qua các giai đoạn: từ khi cắt cáp đến khi đổ bê tông bản mặt cầu và trong suốt thời gian khai thác công trình.
  • Kiểm toán ứng suất theo TTGH Sử dụng:
    • Giai đoạn truyền lực (cắt cáp dự ứng lực tại bãi đúc).
    • Giai đoạn thi công đổ bê tông bản mặt cầu tại hiện trường.
    • Giai đoạn khai thác dưới các tổ hợp tải trọng sử dụng (Tổ hợp 1 và Tổ hợp 3), kiểm tra khống chế ứng suất nén lớn nhất và ứng suất kéo cho phép trong bê tông dầm và bê tông bản.
  • Kiểm toán sức kháng uốn theo TTGH Cường độ: Xác định sức kháng uốn danh định $M_n$, chiều cao vùng nén danh định $a$, kiểm tra giới hạn cốt thép chảy dẻo và hàm lượng cốt thép tối đa.
  • Kiểm tra độ võng: Tính toán độ vồng do lực căng dự ứng lực, độ võng do tĩnh tải giai đoạn thi công, độ võng dài hạn sau khi hoàn thành công trình và độ võng đàn hồi tức thời do hoạt tải khai thác so với giới hạn cho phép ($L/800$).

Chương 7: Kiểm toán kháng cắt

Chương cuối cùng hoàn thiện việc kiểm toán khả năng chịu lực cắt của dầm I33:

  • Tính hệ số phân bố hoạt tải cho lực cắt theo các trạng thái giới hạn.
  • Kiểm tra sức kháng cắt danh định của cấu kiện bê tông cốt thép dự ứng lực $V_n = V_c + V_s + V_p$ (trong đó $V_c$ là sức kháng cắt của bê tông, $V_s$ là sức kháng cắt của cốt đai, $V_p$ là thành phần lực dự ứng lực thẳng đứng nếu có uốn cáp).
  • Kiểm toán cốt thép dọc chịu lực kéo phụ thêm phát sinh do tác dụng đồng thời của mômen uốn, lực cắt và lực dọc trục tại các mặt cắt dọc theo chiều dài nhịp.
  • Kiểm toán sức kháng cắt tiếp xúc trượt tại mặt phân giới liên hợp giữa cánh trên dầm I33 và bản mặt cầu đổ tại chỗ để đảm bảo kết cấu làm việc toàn khối.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thiện trọn vẹn quy trình tính toán, thiết kế và kiểm toán một kết cấu nhịp cầu dầm I33 bê tông cốt thép dự ứng lực căng trước theo tiêu chuẩn TCVN 11823:2017 với các kết quả cụ thể:

Hạng mục kết cấu Kết quả thiết kế & Thông số kiểm toán Đánh giá an toàn
Mặt cắt ngang 4 dầm chủ I33; $S = 2400\text{ mm}$; $d_e = 450\text{ mm}$; chiều dày BMC $180\text{ mm}$ Đạt yêu cầu $g_{i,2\text{lane}} > g_{e,1\text{lane}}$
Trắc dọc $R_{lồi} = 4000\text{ m}$ ($L = 320\text{ m}$); $R_{lõm} = 2000\text{ m}$ ($L = 80\text{ m}$); Khổ sông cấp IV Đạt tĩnh không $25\text{ m} \times 6\text{ m}$
Lan can va chạm L4 $R_w = 500{,}2\text{ kN} > 240\text{ kN}$ (giữa đoạn); $R_w = 247{,}5\text{ kN} > 240\text{ kN}$ (đầu đoạn) Đạt sức kháng va ngang và cắt chân tường
Cốt thép BMC Nhịp dương: $\varnothing 14@150$; Nhịp âm: $\varnothing 14@140$; Cánh hẫng: $A_s = 1{,}51\text{ mm}^2/\text{mm}$ Đạt sức kháng uốn và nứt ($f_s \le 240\text{ MPa}$)
Dầm chủ I33 Cáp DƯL chia 3 nhóm; bê tông dầm $f'_c = 55\text{ MPa}$ Thỏa mãn TTGHSD, TTGHCĐ, TTGH Mỏi
Liên hợp dầm - bản Bố trí cốt thép chịu cắt tiếp xúc mặt phân giới Đảm bảo tính liên hợp toàn khối

Đóng góp kỹ thuật của đồ án thể hiện ở việc áp dụng nhất quán quan điểm kiểm soát hình học ngay từ khâu chọn sơ bộ kích thước mặt cắt ngang ($S = 2400\text{ mm}, d_e = 450\text{ mm}$), giúp nội lực dầm trong kiểm soát thiết kế, đồng thời tính toán chi tiết bài toán va chạm xe vào lan can và bản cánh hẫng theo phương pháp đường chảy của TCVN 11823-13:2017.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản đồ án giới hạn phạm vi nghiên cứu và tính toán ở các điểm sau:

  • Đồ án tập trung giải quyết bài toán thiết kế kết cấu phần trên (Superstructure) cho sơ đồ nhịp giản đơn khẩu độ $33\text{ m}$, chưa bao gồm tính toán kết cấu phần dưới (mố, trụ cầu, gối cầu, khe co giãn) và hệ thống móng cọc/móng mố trụ.
  • Chưa mở rộng phân tích bài toán phân tích động lực học kết cấu dưới tác động của động đất, gió bão hoặc các hiệu ứng nhiệt độ phi tuyến phức tạp trên toàn cầu.
  • Hướng phát triển tiếp theo có thể mở rộng nghiên cứu sang kết cấu nhịp liên tục nhiệt luyện/liên tục hóa dầm giản đơn để nâng cao độ êm thuận khi chạy xe, hoặc áp dụng phần mềm mô hình hóa phần tử hữu hạn không gian 3D nhằm đối chứng độ chính xác với phương pháp tính toán giải tích phân bố tải trọng ngang truyền thống.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo trực tiếp cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Cầu Đường, Xây dựng Công trình Giao thông, Kỹ thuật Công trình Xây dựng tại các trường đại học kỹ thuật trong quá trình thực hiện Đồ án môn học Thiết kế cầu bê tông, Đồ án chuyên ngành và Khóa luận tốt nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế cầu đường bước đầu làm quen với quy trình tính toán dầm bê tông cốt thép dự ứng lực căng trước I33 theo tiêu chuẩn TCVN 11823:2017.
  • Các phần nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu bao gồm: quy trình tính toán lan can chịu va chạm và bản cánh hẫng theo TTGH Đặc biệt (Chương 3 và Chương 4), phương pháp phân tích mất mát ứng suất chi tiết theo từng giai đoạn thi công (Chương 6) và kiểm toán lực cắt tiếp xúc liên hợp dầm - bản (Chương 7).

Câu hỏi thường gặp

1. Sơ đồ nhịp và loại dầm chủ được lựa chọn trong đồ án là gì? Đồ án lựa chọn dầm bê tông cốt thép dự ứng lực định hình I33 căng trước, chiều dài toàn bộ dầm $L = 33\text{ m}$, cự ly từ đầu dầm đến tim gối $a = 0{,}4\text{ m}$, chiều dài nhịp tính toán $L_{tt} = 32{,}4\text{ m}$, chiều cao dầm $h = 1{,}4\text{ m}$.

2. Tiêu chuẩn tải trọng và cấp đường thiết kế áp dụng trong công trình là gì? Công trình áp dụng tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823:2017 với hoạt tải HL-93 (kết hợp hệ số xung kích $IM = 33%$), thiết kế cho đường cấp III đồng bằng theo TCVN 4054:2005 với vận tốc thiết kế $80\text{ km/h}$, quy mô 2 làn xe cơ giới, độ dốc dọc lớn nhất $4%$ và độ dốc ngang mặt cầu $2%$.

3. Mặt cắt ngang cầu được bố trí như thế nào để đảm bảo nội lực dầm trong lớn hơn dầm biên? Mặt cắt ngang gồm $n = 4$ dầm chủ với cự ly giữa các dầm $S = 2400\text{ mm}$, bề rộng phần xe chạy trên cánh hẫng $d_e = 450\text{ mm}$ (thỏa mãn điều kiện quy định $d_e \le 600\text{ mm}$ và điều kiện xếp xe $S > 2400 - d_e$), bản mặt cầu dày $180\text{ mm}$ và bản cánh hẫng dày $200\text{ mm}$.

4. Kết quả tính toán cốt thép chịu lực chính của bản mặt cầu là bao nhiêu? Cốt thép ngang chịu mômen dương ở thớ dưới được bố trí thanh $\varnothing 14\text{ mm}$ bước $150\text{ mm}$ ($\varnothing 14@150$); cốt thép ngang chịu mômen âm ở thớ trên được bố trí thanh $\varnothing 14\text{ mm}$ bước $140\text{ mm}$ ($\varnothing 14@140$); tại bản cánh hẫng yêu cầu diện tích cốt thép lớn nhất $A_s = 1{,}51\text{ mm}^2/\text{mm}$ khi xét tổ hợp va chạm ngang lan can.

5. Lan can cầu được thiết kế theo mức ngăn chặn nào và khả năng chịu lực va đập đạt bao nhiêu? Lan can được thiết kế theo mức độ ngăn chặn L4 (tương ứng lực va ngang thiết kế $F_t = 240\text{ kN}$, chiều cao điểm đặt lực $H_e = 810\text{ mm}$). Kết quả tính toán theo phương pháp đường chảy cho thấy sức kháng ngang danh định đạt $R_w = 500{,}2\text{ kN}$ cho va chạm trong đoạn tường và $R_w = 247{,}5\text{ kN}$ cho va chạm tại đầu tường/mối nối, đều lớn hơn lực va thiết kế.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế cầu bê tông cốt thép dự ứng lực – nhịp giản đơn dầm I33 căng trước" của tác giả Lê Hoàng Phú Hiệp là một công trình học thuật chuyên ngành hoàn chỉnh, bám sát các quy định kỹ thuật của TCVN 11823:2017 và TCVN 4054:2005. Toàn bộ các cấu kiện từ lan can, bản mặt cầu, bản cánh hẫng đến dầm chủ I33 đều được phân tích nội lực và kiểm toán đầy đủ theo các trạng thái giới hạn cường độ, sử dụng, mỏi và đặc biệt. Kết quả tính toán cung cấp hệ thống số liệu chi tiết, nhất quán, phản ánh giải pháp kết cấu an toàn, kinh tế và có tính ứng dụng thực tiễn cao trong lĩnh vực xây dựng cầu đường.