Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng Cầu đường với đề tài "Thiết kế cầu Kim Tân – Huyện Thạch Thành – Thanh Hóa" do sinh viên Trần Hoàng Hiệp (lớp XD1801C, MSSV: 1412104018), Khoa Xây dựng, Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Bùi Ngọc Dung (hoàn thành vào tháng 10 năm 2018, bảo vệ năm 2019).

Bối cảnh thực tiễn của công trình xuất phát từ nhu cầu giao thông và phát triển kinh tế - xã hội tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa:

  • Vị trí địa lý và hiện trạng: Tuyến công trình vượt sông Bưởi, kết nối trực tiếp vào Quốc lộ 45 tại lý trình Km 20+186 đến Km 20+330, cách trung tâm huyện Thạch Thành khoảng 3 km. Cầu Kim Tân cũ đã qua nhiều năm khai thác dưới tác động môi trường, kết cấu đã xuống cấp không còn đáp ứng được lưu lượng xe cộ ngày càng gia tăng. Trong khi đó, các đoạn tuyến đường hai đầu cầu trên Quốc lộ 45 đã được nâng cấp, mở rộng, tạo thành nút thắt cổ chai hạn chế năng lực vận tải hàng hóa và giao thương liên vùng.
  • Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Khảo sát, tổng hợp điều kiện tự nhiên (địa hình đồng bằng bằng phẳng, khí hậu nhiệt đới gió mùa, chế độ thủy văn sông Bưởi và địa tầng địa chất 3 lớp) tại khu vực xây dựng.
    2. Đề xuất 02 phương án kết cấu nhịp sơ bộ: Phương án 1 (Cầu giản đơn bê tông cốt thép dự ứng lực tiết diện chữ I) và Phương án 2 (Cầu dầm thép bê tông liên hợp); tính toán khối lượng, lập tổng mức đầu tư và so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phương án tối ưu.
    3. Thực hiện thiết kế kỹ thuật chi tiết cho phương án được lựa chọn (Phương án 1), tập trung vào tính toán kết cấu bản mặt cầu và tính toán nội lực dầm chủ theo các trạng thái giới hạn.
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng: Công trình cầu đường bộ vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực.
    • Phạm vi không gian: Vị trí vượt sông Bưởi tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa (Km 20+186 – Km 20+330).
    • Phạm vi thời gian: Số liệu khảo sát thủy văn, địa chất năm 2018; thời gian thi công dự kiến 18 tháng (khởi công cuối năm 2018, hoàn thành năm 2020).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán

Đồ án được xây dựng dựa trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật ngành giao thông vận tải và các phương pháp cơ học kết cấu cầu:

  • Quy chuẩn và tiêu chuẩn thiết kế:
    • Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 của Bộ Giao thông Vận tải (áp dụng nguyên lý thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng - LRFD).
    • Tải trọng thiết kế: Hoạt tải đoàn xe HL-93 kết hợp tải trọng người đi bộ $300\text{ daN/m}^2$ ($3\text{ kN/m}^2$).
    • Quy mô công trình: Cầu vĩnh cửu; khổ cầu $B = 9 + 2 \times 1,0 + 2 \times 0,5 = 12\text{ m}$ (phần xe chạy 9,0 m; 2 lề người đi bộ mỗi bên 1,0 m; gờ lan can $2 \times 0,5\text{ m}$); độ dốc ngang mặt cầu $2%$.
    • Tiêu chuẩn thủy văn và thông thuyền: Sông thông thuyền cấp V ($B = 25\text{ m}$, $h = 3,5\text{ m}$); mực nước cao nhất $MNCN = 18,60\text{ m}$, mực nước thông thuyền $MNTT = 16,50\text{ m}$, mực nước thấp nhất $MNTN = 14,30\text{ m}$; khẩu độ thoát nước yêu cầu $L_0 \ge 144\text{ m}$.
  • Phương pháp tính toán và phân tích:
    • Tổ hợp nội lực: Tính toán theo Trạng thái giới hạn (TTGH) Cường độ 1 ($Q = \sum \eta_i \gamma_i Q_i$) và TTGH Sử dụng; áp dụng hệ số điều chỉnh $\eta_i = 1,0$; hệ số tải trọng tĩnh tải cấu kiện $DC = 1,25 / 0,90$, lớp phủ $DW = 1,50 / 0,65$, hoạt tải $LL = 1,75 / 1,00$; hệ số làn $m = 0,85$; hệ số xung kích $(1 + IM) = 1,25$.
    • Tính toán cọc khoan nhồi: Sức chịu tải của cọc đường kính $\varnothing 1000\text{ mm}$ được xác định theo vật liệu ($P_v = \phi P_n$) và theo đất nền dựa trên chỉ số SPT ($N$). Sử dụng công thức Reese & O'Neil (1988) cho sức kháng mũi cọc ($q_p = 0,057N\text{ MPa}$) và Reese & Wright (1977) cho sức kháng thân cọc ($q_s = 0,0028N\text{ MPa}$).
    • Tính toán kết cấu nhịp: Tính toán bản mặt cầu theo mô hình dải bản ngang liên tục tựa trên các gối cứng (dầm chủ); tính toán nội lực dầm chủ bằng phương pháp đường ảnh hưởng tại các mặt cắt đặc trưng ($L/1$, $L/8$, $L/4$, $3L/8$, $L/2$).
  • Nguồn dữ liệu và vật liệu: Số liệu đo đạc thủy văn, số liệu 3 hố khoan địa chất hiện trường; phần mềm AutoCAD hỗ trợ xác định đặc trưng hình học mặt cắt. Vật liệu quy định gồm bê tông dầm chủ mác M500 ($f'_c = 30\text{ MPa}$), mố trụ mác M300, thép dự ứng lực tao 7 sợi $\varnothing 15,2\text{ mm}$ ($A = 140\text{ mm}^2$, mô đun đàn hồi $E = 197.000\text{ MPa}$, hệ neo VSL Thụy Sỹ), cốt thép thường AI, AIII ($f_y = 400\text{ MPa}$).

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Thiết kế cơ sở

Chương I: Tổng quan về công trình cầu Kim Tân - Thanh Hóa

Chương này phân tích điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực dự án và đề xuất các giải pháp kỹ thuật tổng thể:

  • Điều kiện tự nhiên: Khu vực đồng bằng ven sông Bưởi bằng phẳng; địa tầng gồm 3 lớp: Lớp 1 (sét có độ sệt, $N=12$), Lớp 2 (cát pha sét hạt nhỏ, $N=32$), Lớp 3 (cát hạt nhỏ chặt, $N=52 - 55$). Giải pháp móng lựa chọn là cọc khoan nhồi cắm vào lớp cát hạt nhỏ chặt.
  • Nguồn cung ứng vật tư: Nguồn đá và cát khai thác lân cận vận chuyển đường bộ; xi măng nội địa; thép xây dựng Thái Nguyên, liên doanh Việt - Nhật, Việt - Úc; thiết bị thi công cơ giới hóa hiện đại.
  • Đề xuất 02 phương án sơ bộ:
    • Phương án 1: Cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) tiết diện chữ I. Sơ đồ nhịp $4 \times 38\text{ m}$ (chiều dài toàn cầu 152 m, khẩu độ tính toán $37,40\text{ m}$). Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chữ I cao $1,75\text{ m}$ căng trước, khoảng cách dầm $2,4\text{ m}$. Kết cấu mố chữ U tường mỏng, trụ đặc thân hẹp bằng BTCT trên móng cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{ mm}$.
    • Phương án 2: Cầu dầm thép nhịp giản đơn liên hợp bản BTCT. Sơ đồ nhịp $4 \times 38\text{ m}$. Mặt cắt ngang gồm 5 dầm thép chữ I cao $1,80\text{ m}$, khoảng cách dầm $2,4\text{ m}$. Mố trụ BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{ mm}$.

Chương II: Tính toán sơ bộ khối lượng các phương án và lập tổng mức đầu tư

Tác giả tiến hành xác định khối lượng vật tư, tính toán móng mố trụ, lập biện pháp thi công và dự toán kinh phí cho từng phương án:

  1. Tính toán Phương án 1 (Cầu dầm I BTCT DƯL):

    • Tĩnh tải dầm chủ: Diện tích mặt cắt dầm giữa nhịp $A = 637.000\text{ mm}^2$, đầu dầm $A = 1.085.000\text{ mm}^2$, trung bình phần vút $A = 861.000\text{ mm}^2$; tĩnh tải dầm chủ $g_1 = 17,13\text{ kN/m}$; tĩnh tải giai đoạn 1 lên 1 dầm chủ $DC_1 = 32,73\text{ kN/m}$.
    • Khối lượng mố trụ: Thể tích bê tông mố A là $328,7\text{ m}^3$ (trọng lượng $8.217,5\text{ kN}$); mố B là $325,3\text{ m}^3$ ($8.131,5\text{ kN}$); trụ T2 là $173,56\text{ m}^3$ ($4.339,0\text{ kN}$); trụ T1, T3 là $197,48\text{ m}^3$ ($4.937,0\text{ kN}$).
    • Tính toán cọc móng: Sức chịu tải tính toán của cọc móng theo đất nền tại mố A đạt $Q_r = 7.135,6\text{ kN}$, tại trụ T2 đạt $7.118,0\text{ kN}$. Áp lực thẳng đứng tổng cộng tác dụng lên mố A là $16.225,13\text{ kN}$, lên trụ T2 là $21.686,76\text{ kN}$. Bố trí 6 cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{ mm}$ cho mỗi mố (chiều dài cọc 20 m) và 6 cọc cho mỗi trụ (chiều dài cọc 25 m).
    • Biện pháp thi công: Mố thi công đào trần, đắp đất nón; trụ thi công bằng hệ phao nổi trên sông, đóng vòng vây cọc ván thép, đổ bê tông bịt đáy theo phương pháp vữa dâng, bơm nước đào móng; dầm chủ đúc sẵn trên bãi và cẩu lắp bằng giá ba chân.
    • Kinh phí: Tổng mức đầu tư là 76.028.167.000 VNĐ (chỉ tiêu $43.997.782\text{ đ/m}^2$ cầu).

  2. Tính toán Phương án 2 (Cầu dầm thép BT liên hợp):

    • Quy cách dầm thép: Chiều cao dầm $h = 1,80\text{ m}$, bản cánh trên/dưới dày $t_f = 20\text{ mm}$, rộng $b_f = 400\text{ mm}$; bản vách dày $t_w = 14\text{ mm}$ (chiều cao sườn $1.468\text{ mm}$); bản táp $300 \times 20\text{ mm}$. Trọng lượng bản thân dầm thép $3,42\text{ kN/m}$.
    • Biện pháp thi công: Chế tạo đốt dầm trong nhà máy, lắp ráp tổ hợp trên bãi đầu cầu, lao kéo dọc bằng tời cáp, đổ bê tông bản mặt cầu tại chỗ bằng máy bơm.
    • Kinh phí: Tổng mức đầu tư là 85.688.534.480 VNĐ (chỉ tiêu $49.588.272\text{ đ/m}^2$ cầu).

Chương III: Tổng hợp và lựa chọn phương án thiết kế kỹ thuật

Trên cơ sở so sánh toàn diện về mặt kỹ thuật, khả năng cung ứng vật tư, điều kiện thi công trong nước và hiệu quả kinh tế, tác giả kết luận:

  • Lựa chọn Phương án 1: Cầu dầm giản đơn BTCT DƯL tiết diện chữ I làm phương án thiết kế kỹ thuật.
  • Lý do: Tiết kiệm chi phí đầu tư (thấp hơn Phương án 2 là 9,66 tỷ VNĐ), công nghệ thi công đúc và lao lắp dầm BTCT DƯL rất phổ biến, phù hợp với năng lực máy móc của các nhà thầu trong nước (đề xuất Công ty Cầu 14 thuộc CIENCO 1 thực hiện trong 18 tháng). Nguồn vốn do UBND tỉnh Thanh Hóa làm chủ đầu tư.

Phần II: Thiết kế kỹ thuật

Chương I: Tính toán bản mặt cầu

Chương này thực hiện thiết kế chi tiết bản mặt cầu bê tông cốt thép đổ tại chỗ cho Phương án 1:

  • Cấu tạo mặt cầu: Bản BTCT dày 200 mm; lớp phòng nước dày 4 mm ($W_{DW3} = 0,096\text{ N/mm}$); lớp mui luyện dày 35 mm ($W_{DW2} = 0,84\text{ N/mm}$); lớp phủ bê tông asphalt dày 75 mm ($W_{DW1} = 1,80\text{ N/mm}$); tĩnh tải lớp phủ tổng cộng $W_{DW} = 2,68\text{ N/mm}$; lan can tay vịn $P_b = 7,68\text{ N/mm}$.
  • Xác định nội lực:
    • Mômen uốn do hoạt tải: Tính toán cho dải bản ngang rộng 1 mm; trường hợp xếp 1 làn xe tải HL-93 cho hiệu ứng bất lợi nhất:
      • Mômen dương lớn nhất tại mặt cắt 204: $M_{204} = 19.350,91\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$.
      • Mômen âm lớn nhất tại gối mặt cắt 300: $M_{300} = -20.926,40\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$.
      • Lực cắt lớn nhất tại gối: $V_{200} = 77,71\text{ N/mm}$.
    • Tổ hợp nội lực theo TTGH Cường độ 1:
      • Mômen dương thiết kế: $M_u^+ = 45.772,45\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$.
      • Mômen âm thiết kế: $M_u^- = 48.276,65\text{ N}\cdot\text{mm/mm}$.
  • Tính toán cốt thép và kiểm toán tiết diện:
    • Chiều dày tính toán $h_f = 185\text{ mm}$ (lớp bảo vệ trên 30 mm, dưới 25 mm).
    • Cốt thép chịu mômen dương: $A_s = 0,91\text{ mm}^2/\text{mm} \rightarrow$ Bố trí thép No.15 ($\varnothing 16\text{ mm}$), khoảng cách $a = 150\text{ mm}$ ($A_s = 1,000\text{ mm}^2/\text{mm}$).
    • Cốt thép chịu mômen âm: $A'_s = 0,99\text{ mm}^2/\text{mm} \rightarrow$ Bố trí thép No.15 ($\varnothing 16\text{ mm}$), khoảng cách $a = 150\text{ mm}$ ($A'_s = 1,000\text{ mm}^2/\text{mm}$).
    • Cốt thép phân bố: Tỷ lệ $67%$ diện tích thép chịu lực chính $\rightarrow$ Bố trí thép dọc No.10a ($\varnothing 12\text{ mm}$), $a = 150\text{ mm}$ ($A_s = 0,75\text{ mm}^2/\text{mm}$).
    • Kiểm toán nứt theo TTGH Sử dụng:
      • Vùng mômen dương: Ứng suất kéo thực tế $f_s = 171,17\text{ MPa} < f_{sa} = 240\text{ MPa}$ ($0,6 f_y$).
      • Vùng mômen âm: Ứng suất kéo thực tế $f_s = 210,19\text{ MPa} < f_{sa} = 240\text{ MPa}$. Tiết diện đảm bảo điều kiện hạn chế nứt và dẻo dai.

Chương II: Tính toán nội lực dầm chủ

Chương này xác định các trạng thái tải trọng tác dụng và lập đường ảnh hưởng nội lực cho dầm chủ BTCT DƯL (nhịp tính toán $L = 37,40\text{ m}$):

  • Phân tách các giai đoạn tĩnh tải:
    • Giai đoạn 1 ($g_1$): Trọng lượng bản thân dầm chủ đúc sẵn $g_1 = 17,15\text{ kN/m}$ (tác dụng khi căng kéo cốt thép dự ứng lực).
    • Giai đoạn 2 ($g_2$): Tải trọng trọng lượng bản mặt cầu, dầm ngang, tấm đan ván khuôn đổ tại chỗ.
    • Giai đoạn 3 ($g_3$): Tải trọng các cấu kiện tiện ích gồm lan can ($7,68\text{ kN/m}$) và lớp phủ mặt cầu ($2,684\text{ kN/m}$).
  • Tổng hợp diện tích đường ảnh hưởng và nội lực tĩnh tải 1:
    • Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt $\omega_V$ và mômen $\omega_M$ tại 5 mặt cắt đặc trưng:
Tiết diện Vị trí $x$ (m) $\omega_V$ $\omega_M$ $M_C$ (TTGH Sử dụng, kN.m) $M$ (TTGH Cường độ 1, kN.m) $V_C$ (TTGH Sử dụng, kN) $V$ (TTGH Cường độ 1, kN)
$L/1$ (Gối) $0,000$ $18,70$ $0,00$ $0,00$ $0,00$ $320,71$ $400,88$
$L/8$ $4,675$ $14,03$ $76,49$ $1.311,80$ $1.639,75$ $240,61$ $300,77$
$L/4$ $9,350$ $9,35$ $131,13$ $2.248,88$ $2.811,10$ $160,35$ $200,44$
$3L/8$ $14,025$ $4,675$ $163,92$ $2.811,23$ $3.514,04$ $80,18$ $100,22$
$L/2$ (Giữa nhịp) $18,700$ $0,00$ $174,85$ $2.998,68$ $3.748,35$ $0,00$ $0,00$

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả thiết kế chính:
    • Hoàn thiện phương án thiết kế cầu dầm giản đơn BTCT DƯL tiết diện chữ I gồm 4 nhịp $38\text{ m}$, tổng chiều dài 152 m, bề rộng mặt cầu 12 m.
    • Xác định cấu tạo móng gồm 5 vị trí (2 mố chữ U và 3 trụ đặc thân hẹp), mỗi vị trí bố trí 6 cọc khoan nhồi $\varnothing 1000\text{ mm}$ hạ sâu từ $20 - 25\text{ m}$ cắm vào tầng cát hạt nhỏ chặt ($N=55$).
    • Bản mặt cầu BTCT dày 200 mm được kiểm toán đạt yêu cầu chịu lực uốn ($M_u^+ = 45,77\text{ kN}\cdot\text{m/m}$, $M_u^- = 48,28\text{ kN}\cdot\text{m/m}$) và yêu cầu chống nứt ($f_s \le 210,19\text{ MPa} < 240\text{ MPa}$) với hệ cốt thép chính $\varnothing 16\text{ a }150\text{ mm}$.
  • Bảng so sánh tổng mức đầu tư giữa hai phương án kết cấu:
STT Hạng mục chi phí Phương án 1: Dầm I BTCT DƯL (VNĐ) Phương án 2: Dầm thép liên hợp (VNĐ)
I Kết cấu phần trên $31.664.440.000$ $31.308.954.000$
II Kết cấu phần dưới $25.174.800.000$ $28.414.000.000$
AI Giá trị dự toán xây lắp chính (I + II) $56.839.240.000$ $59.722.954.000$
AII Giá trị xây lắp khác ($10% \text{ AI}$) $5.683.924.000$ $5.972.295.400$
A Tổng giá trị dự toán xây lắp (AI + AII) $62.523.164.000$ $70.467.544.800$
B Chi phí khác ($10% \text{ A}$ bao gồm KSTK, tư vấn, BQL, GPMB...) $6.252.316.400$ $7.046.754.480$
C Chi phí trượt giá ($5% \text{ A}$) $3.126.158.200$ $3.523.377.240$
D Chi phí dự phòng ($6% \text{ [A + B]}$) $4.126.528.824$ $4.650.857.957$
Tổng Tổng mức đầu tư công trình (A + B + C + D) $76.028.167.000$ $85.688.534.480$
Chỉ tiêu Suất đầu tư trên $1\text{ m}^2$ cầu $43.997.782\text{ đ/m}^2$ $49.588.272\text{ đ/m}^2$
  • Đóng góp của đồ án: Cung cấp phương án kỹ thuật khả thi, giải quyết nút thắt giao thông trên Quốc lộ 45 qua sông Bưởi với giải pháp kết cấu dầm I BTCT DƯL có hiệu quả kinh tế cao hơn phương án dầm thép 9,66 tỷ đồng, hoàn toàn làm chủ được công nghệ thi công trong nước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thuyết minh đồ án tập trung vào tính toán sơ bộ so sánh phương án, tính toán bản mặt cầu và nội lực tĩnh tải dầm chủ; chưa trình bày đầy đủ bảng tính bố trí bó cáp dự ứng lực, tính mất mát dự ứng lực, kiểm toán mỏi, tính võng và tính toán chi tiết cốt thép đài móng mố trụ. Phương pháp tính bản mặt cầu sử dụng sơ đồ dải bản phẳng đơn giản hóa, chưa mô hình hóa không gian 3D toàn cầu.
  • Hướng mở rộng:
    1. Ứng dụng các phần mềm phần tử hữu hạn chuyên ngành cầu (Midas Civil, RM Bridge) để mô hình hóa toàn diện không gian kết cấu nhịp liên tục và bán lắp ghép, xét đến tác động của từ biến, co ngót bê tông theo thời gian.
    2. Thực hiện thiết kế chi tiết các hạng mục phụ trợ, hệ thống móng cọc chịu tải trọng động đất và hoàn thiện quy trình kiểm tra thử tải công trình trước khi đưa vào vận hành.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng: Tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên ngành Xây dựng Cầu đường, Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông khi thực hiện đồ án môn học Thiết kế Cầu Bê tông cốt thép, Đồ án Thiết kế Mố Trụ Cầu và Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư Xây dựng Cầu đường.
  • Phần nội dung giá trị: Quy trình lập và so sánh tổng mức đầu tư 02 phương án kết cấu theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05; phương pháp tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo công thức SPT (Reese & O'Neil); các bước thực hành kiểm toán bản mặt cầu chịu uốn và kiểm soát bề rộng vết nứt theo trạng thái giới hạn.

Câu hỏi thường gặp

1. Cầu Kim Tân được thiết kế với tải trọng và quy mô hình học như thế nào?

Công trình là cầu vĩnh cửu bằng BTCT và BTCT DƯL, chịu tải trọng đoàn xe tiêu chuẩn HL-93 và đoàn người đi bộ $300\text{ daN/m}^2$. Tổng bề rộng cầu là 12 m (gồm 9 m phần xe chạy, 2 lề bộ hành mỗi bên 1,0 m và 2 gờ lan can mỗi bên 0,5 m). Khẩu độ cầu gồm 4 nhịp 38 m, tổng chiều dài 152 m (khẩu độ tính toán dầm $37,40\text{ m}$).

2. Dựa vào đâu đồ án lựa chọn Phương án 1 (Dầm I BTCT DƯL) thay vì Phương án 2 (Dầm thép liên hợp)?

Phương án 1 có tổng mức đầu tư 76,03 tỷ VNĐ (suất vốn $43,99\text{ triệu đ/m}^2$), thấp hơn so với Phương án 2 là 85,69 tỷ VNĐ (suất vốn $49,59\text{ triệu đ/m}^2$), giúp tiết kiệm 9,66 tỷ VNĐ. Đồng thời, công nghệ sản xuất, đúc và lắp ghép dầm BTCT DƯL hoàn toàn phù hợp với năng lực thiết bị và tay nghề của các nhà thầu giao thông trong nước (như Công ty Cầu 14 - CIENCO 1), ít tốn kém chi phí sơn sửa, bảo trì định kỳ so với dầm thép.

3. Kết quả tính toán móng mố và trụ cầu sử dụng giải pháp cọc gì và bố trí ra sao?

Cả mố và trụ đều dùng móng cọc khoan nhồi đường kính $\varnothing 1000\text{ mm}$ cắm vào tầng địa chất thứ 3 (cát hạt nhỏ chặt có $N=55$). Mỗi mố cầu (mố chữ U) được bố trí 6 cọc khoan nhồi với chiều sâu ngàm cọc dự kiến 20 m; mỗi trụ đặc thân hẹp ($1,6 \times 6,5\text{ m}$, bệ móng $5 \times 8 \times 2\text{ m}$) được bố trí 6 cọc khoan nhồi với chiều sâu ngàm cọc dự kiến 25 m.

4. Kết cấu bản mặt cầu được bố trí cốt thép chịu lực như thế nào?

Bản mặt cầu dày 200 mm (phủ 75 mm bê tông asphalt, 35 mm mui luyện, 4 mm phòng nước). Cốt thép chịu mômen dương lớp dưới và cốt thép chịu mômen âm lớp trên đều sử dụng thanh No.15 ($\varnothing 16\text{ mm}$) đặt cách nhau $a = 150\text{ mm}$ ($A_s = 1,000\text{ mm}^2/\text{mm}$). Cốt thép dọc phân bố sử dụng No.10a ($\varnothing 12\text{ mm}$) cách nhau $a = 150\text{ mm}$.

5. Biện pháp thi công chủ đạo cho kết cấu mố, trụ và dầm của công trình là gì?

Mố cầu thi công đào trần và đắp đất nón; trụ cầu thi công giữa dòng bằng hệ phao nổi định vị, đóng vòng vây cọc ván thép, đổ bê tông bịt đáy bằng phương pháp vữa dâng rồi tiến hành bơm hút nước thi công bệ và thân trụ; kết cấu nhịp dầm I đúc sẵn được tập kết ở đầu cầu và lắp đặt vào vị trí nhịp bằng giá lao ba chân.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế cầu Kim Tân – Huyện Thạch Thành – Thanh Hóa" đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế cầu đường bộ vĩnh cửu khẩu độ $4 \times 38\text{ m}$ vượt sông Bưởi trên Quốc lộ 45 theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05. Thông qua tính toán kinh tế - kỹ thuật chi tiết, tác giả đã chứng minh tính hợp lý vượt trội của phương án dầm giản đơn BTCT DƯL tiết diện chữ I với tổng mức đầu tư 76,03 tỷ VNĐ. Toàn bộ các nội dung kiểm toán bản mặt cầu và xác định nội lực dầm chủ đều đáp ứng các yêu cầu chịu lực, kiểm soát nứt và đảm bảo tính khả thi thi công thực tế.